Name: הדפסה תלת-ממדית Stereolithographic עם Acrylates מתחדשת (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-09-12T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 28 s
Description: למד הדפסה תלת-ממדית סטריאוליתוגרפית עם שרף אקרילט מתחדש לייצור מוצרים בר-קיימא. השיטה מספקת תובנות לגבי תהליכי עיבוד לאחר ההדפסה ומאפשרת ייצור מדויק לפי דרישה.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

מחקר זה נתמך על ידי מרכז יישום פולימר GreenPAC במסגרת פרויקט 140413: "הדפסת תלת-ממד בייצור". ברצוננו להודות אלברט הרטמן, קורין ון Noordenne, המקומות ואן Leeuwen, Anniek ברואינס, Femke Tamminga, Jur ואן Dijken, אלברט Woortman להקלה על הירי וידאו.

אזהרה: נא עיין כל גליונות נתונים גשמי בטיחות (MSDS) לפני השימוש.
1. הכנת Photocurable שרף
הערה: אנא השתמש ציוד מגן אישי (בטיחות משקפיים, כפפות, חלוק המעבדה) במהלך ההליך הבא. על סעיף זה, עיין שלנו העבודה הקודם12 לפרטים נוספים.
<ol><li>יוצקים 50 גר' 1,10-decanediol diacrylate (SA5201) ב- 500 מ ל Erlenmeyer את הבקבוק.</li>
	<li>להוסיף 1.0 גר' diphenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl) תחמוצת פוספין (TPO) ו- g 0.40 של 2, 5 -bis(5 -טרט-בוטיל-benzoxazol-2-yl) thiophene (bbot ב) על הבקבוק.</li>
	<li>לצייד את הבקבוק עם בחישה מכני ומערבבים את התערובת ב 200 סל"ד למשך 5 דקות בטמפרטורת החדר על מנת להמיס מונומר אקרילט TPO, bbot.</li>
	<li>להוסיף 100 גרם של pentaerythritol tetraacrylate, 100 גרם של רב תכליתיים אפוקסי אקרילט (ראה טבלה של חומרים) לתערובת.</li>
	<li>מערבבים את התערובת ב 200 סל"ד למשך 30 דקות ב 50 ° C כדי להבטיח שרף הומוגנית.</li>
	<li>הסר את קדירות מכני, להתאים את הבקבוק עם פקק. הבקבוקון עטופה רדיד אלומיניום על שרף photopolymer אקרילט (BAPR) biobased מפני אור. הערה: הפרוטוקול אפשר לעצור כאן.</li>
	<li>מכסים צלחת התחתון של rheometer עם גאומטריה במקביל-צלחת עם photoresin.</li>
	<li>הגדר את הפער בין הלוחות-1 מ מ, לכסות את rheometer עם ברדס עמיד UV.</li>
	<li>למדוד את צמיגות שרף בטמפרטורת החדר הטיה המחירים החל מ- 0.1 ל 100 s-1; למשל,0.100, 0.126, 0.158, 0.200, 0.251, 0.316, 0.398, 0.501, 0.631, 0.794, 1.00, 1.26, 1.58, 2.00, 2.51, 3.16, 3.98, 5.01, 6.31, 7.94, 10.0, 12.6, 15.8, 20.0, 25.1, 31.6, 39.8, 50.1, 63.1, 79.4, ו- 100 s-1.</li>
</ol>2. Stereolithographic הדפסה תלת-ממדית עם Biobased Acrylates
הערה: ראה שלנו העבודה הקודם12 לפרטים נוספים על סעיף זה.
<ol><li>להפעיל במדפסת תלת-ממד SLA ולבחור את מצב הפתיחה.</li>
	<li>להפעיל את התוכנה הכנת מודל במחשב. לבחור את הגדרות ההדפסה הרצוי: חומר (נקה), גירסה (V4) ועובי שכבת (50 מיקרומטר).</li>
	<li>פתח את המודל הדיגיטלי של האבטיפוס בצורת קומפלקס, קובץ שפה (.stl) פסיפס רגיל (ראה קובץ קידוד משלימה) ובחרו את המיקום והכיוון על פלטפורמה לבנות.  להעלות את משימת ההדפסה מתוך התוכנה הכנת מודל במדפסת תלת-ממד SLA. הערה: בהתאם הארכיטקטורה של המוצר, מבנה תמיכה יכול להיות משולב דגם התלת-ממד כדי לייצב את הבונה במהלך ייצור. במקרה של האבטיפוס בצורת קומפלקס המודגמות כאן, מבנה התמיכה אינה נדרשת אם מודפס רגיל לכיוון לבנות.</li>
	<li>יוצקים 200 מ של photoresin biobased לתוך טנק שרף. פתח את המדפסת 3D והר למיכל שרף כראוי.</li>
	<li>הר פלטפורמת לבנות וסגור במדפסת תלת-ממד.</li>
	<li>הפעל משימת ההדפסה.</li>
	<li>לאפשר למדפסת תלת-ממד כדי לפברק טיפוס בצורת מורכבים.  אל תפתח את המדפסת עד לסיום משימת ההדפסה. הערה: לפני ההדפסה, ודא כי המדפסת התלת-ממד היא החלקה. עבור פרוטוקול והפגינו, הוא אורך הגל של הלייזר UV 405 ננומטר. זמן הדפסה של האובייקט הוא 2.5 h.</li>
</ol>3. שלאחר הטיפול של תלת-ממד מודפסים אובייקטים
הערה: אנא השתמש ציוד מגן אישי (בטיחות משקפיים, כפפות) במהלך ההליך הבא.
<ol><li>עם סיום משימת ההדפסה, פתח את המדפסת. להסיר את פלטפורמת לבנות, עם החלקים המיוצרים מצורף וסגור את המדפסת.</li>
	<li>לפתוח תחנת כביסה, מלא אלכוהול איזופרופיל, והכנס את הפלטפורמה לבנות. להתחיל את הליך ולשטוף במשך 20 דקות להסיר שרף unreacted.</li>
	<li>עם סיום ההליך השטיפה, להסיר את הפלטפורמה לבנות תחנת כביסה ולנתק אבות-טיפוס של פלטפורמת לבנות.</li>
	<li>לאפשר את טיפוס אל אוויר יבש למשך 30 דקות. בינתיים, מחממים תנור UV ב 60 מעלות צלזיוס. הערה: חימום ייקח לפחות 15 דקות. אורך הגל UV של התנור הוא 405 ננומטר, אורך הגל של הלייזר SLA זהה.</li>
	<li>לפתוח את דלת התנור UV ולמקם במהירות אבות-טיפוס על פלטפורמה מסתובבת. סגור את התנור UV ואת התרופה עבור 60 דקות ב 60 ° C כדי להבטיח המרה מלאה.</li>
	<li>עם סיום ההליך פוסט-ריפוי, לפתוח את דלת התנור UV, להוציא אבות-טיפוס.</li>
</ol>4. אפיון של פני השטח המורפולוגיה של טיפוס בצורת קומפלקס
הערה: ראה שלנו העבודה הקודם12 לפרטים נוספים על סעיף זה.
<ol><li>לחתוך ca. 1 ס מ של סליל פנימי של האבטיפוס בצורת מורכבים בעזרת סכין גילוח.</li>
	<li>לצרף את הדגימה בעל מדגם עם קלטת מוליך פחמן צדדית כפולה.</li>
	<li>לפני הדמיה, מעיל הדגימה עם 30 ננומטר Pt/Pd (80:20) על מערכת המלהגים.</li>
	<li>להכניס את הדגימה במיקרוסקופ אלקטרונים סריקה הפעלה במתח מאיץ של 5 kV. לרכוש מספר תמונות של המדגם 30 X 120 X הגדלה.</li>
</ol>

<ol><li>Van Wijk, A., van Wijk, I. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aVan+Wijk%2C+A+%223D+Printing+with+Biomaterials%3A+Towards+a+Sustainable+and+Circular+Economy%22">3D Printing with Biomaterials: Towards a Sustainable and Circular Economy</a>. , IOS Press. Amsterdam. (2015).</li>
<li>Gross, B. C., Erkal, J. L., Lockwood, S. Y., Chen, C., Spence, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+3D+Printing+and+Its+Potential+Impact+on+Biotechnology+and+the+Chemical+Sciences%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Evaluation of 3D Printing and Its Potential Impact on Biotechnology and the Chemical Sciences.</a> Analytical Chemistry. 86, 3240-3253 (2014).</li>
<li>Chia, H. N., Wu, B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+advances+in+3D+printing+of+biomaterials%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biological+Engineering%22%5BJournal%5D)">Recent advances in 3D printing of biomaterials.</a> Journal of Biological Engineering. 9, 4(2015).</li>
<li>Mechels, F. P. W., Feijen, J., Grijpma, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+on+stereolithography+and+its+applications+in+biomedical+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">A review on stereolithography and its applications in biomedical engineering.</a> Biomaterials. 31, 6121-6130 (2010).</li>
<li>Skoog, S. A., Goering, P. L., Narayan, R. J. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24306145">Stereolithography in tissue engineering.</a> Journal of Materials Science: Materials in Medicine. 25, 845-856 (2014).</li>
<li>Bhatia, S. K., Ramadurai, K. W. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBhatia%2C+SK+%223D+Printing+and+Bio-Based+Materials+in+Global+Health%22">3D Printing and Bio-Based Materials in Global Health</a>. , Springer. Cham. (2017).</li>
<li>Oskui, S. M., Diamante, G., Liao, C., Shi, W., Gan, J., Schlenk, D., Grover, W. H. <a target="_blank" href="https://cdn-pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.estlett.5b00249">Assessing and Reducing the Toxicity of 3D-Printed Parts.</a> Environmental Science & Technology Letters. 3, 1-6 (2016).</li>
<li>Gong, H., Beauchamp, M., Perry, S., Woolley, A. T., Nordin, G. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+approach+to+resin+formulation+for+3D+printed+microfluidics%5BTitle%5D)+AND+%22RSC+Advances%22%5BJournal%5D)">Optical approach to resin formulation for 3D printed microfluidics.</a> RSC Advances. 5, 106621-106632 (2015).</li>
<li>Zarek, M., Layani, M., Cooperstein, I., Sachyani, E., Cohn, D., Magdassi, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+printing+of+shape+memory+polymers+for+flexible+electronic+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">3D printing of shape memory polymers for flexible electronic devices.</a> Advanced Materials. 28, 4449-4454 (2016).</li>
<li>Ligon-Auer, S. C., Schwentenwein, M., Gorsche, C., Stampfl, J., Liska, R. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2016/py/c5py01631b">Toughening of photo-curable polymer networks: A review.</a> Polymer Chemistry. 7, 257-286 (2016).</li>
<li>Miao, S., Zhu, W., Castro, N. J., Nowicki, M., Zhou, X., Cui, H., Fisher, J. P., Zhang, L. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((4D+printing+smart+biomedical+scaffolds+with+novel+soybean+oil+epoxidized+acrylate%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">4D printing smart biomedical scaffolds with novel soybean oil epoxidized acrylate.</a> Scientific Reports. 6, 27226(2016).</li>
<li>Voet, V. S. D., Strating, T., Schnelting, G. H. M., Dijkstra, P., Tietema, M., Xu, J., Woortman, A. J. J., Loos, K., Jager, J., Folkersma, R. <a target="_blank" href="https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsomega.7b01648">Biobased acrylate photocurable resin formulation for stereolithographic 3D printing.</a> ACS Omega. 3, 1403-1408 (2018).</li>
<li>Ligon-Auer, S. C., Liska, R., Stampfl, J., Gurr, M., Mülhaupt, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polymers+for+3D+Printing+and+Customized+Additive+Manufacturing%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Reviews%22%5BJournal%5D)">Polymers for 3D Printing and Customized Additive Manufacturing.</a> Chemical Reviews. 117, 10212-10290 (2017).</li>
<li>Weng, Z., Zhou, Y., Lin, W., Senthil, T., Wu, L. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359835X16301725">Structure-property relationship of nano enhanced stereolithography resin for desktop SLA 3D printer.</a> Composites: Part A. 88, 234-242 (2016).</li>
<li>Scalera, F., Esposito Corcione, C., Montagna, F., Sannino, A., Maffezzoli, A. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0272884214010165">Development and characterization of UV curable epoxy/hydroxyapatite suspensions for stereolithography applied to bone tissue engineering.</a> Ceramics International. 40, 15455-15462 (2014).</li>
<li>Lee, H., Fang, N. X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Micro+3D+Printing+using+a+digital+projector+and+its+application+in+the+study+of+soft+materials+mechanics%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Micro 3D Printing using a digital projector and its application in the study of soft materials mechanics.</a> Journal of Visualized Experiments. (69), e4457(2012).</li>
<li>Huemer, K., Squirrell, J. M., Swader, R., Pelkey, K., LeBert, D. C., Huttenlocher, A., Eliceiri, K. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Long-term+live+imaging+device+for+improved+experimental+manipulation+of+zebrafish+larvae%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Long-term live imaging device for improved experimental manipulation of zebrafish larvae.</a> Journal of Visualized Experiments. (128), e56340(2017).</li>
<li>Decker, C. <a target="_blank" href="https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/pi.821">Light-induced crosslinking polymerization.</a> Polymer International. 51, 1141-1150 (2002).</li>
<li>Elliot, J. E., Bowman, C. N. <a target="_blank" href="https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1081/PRE-120002902">Predicting network formation of free radical polymerization of multifunctional monomers.</a> Polymer Reaction Engineering. 10, 1-19 (2002).</li>
<li>Ellakwa, A., Cho, N., Lee, I. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effect+of+resin+matrix+composition+on+the+polymerization+shrinkage+and+rheological+properties+of+experimental+dental+composites%5BTitle%5D)+AND+%22Dental+Materials%22%5BJournal%5D)">The effect of resin matrix composition on the polymerization shrinkage and rheological properties of experimental dental composites.</a> Dental Materials. 23, 1229-1235 (2007).</li>
<li>Charton, C., Falk, V., Marchal, P., Pla, F., Colon, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+Tg%2C+viscosity+and+chemical+structure+of+monomers+on+shrinkage+stress+in+light-cured+dimethacrylate-based+dental+resins%5BTitle%5D)+AND+%22Dental+Materials%22%5BJournal%5D)">Influence of Tg, viscosity and chemical structure of monomers on shrinkage stress in light-cured dimethacrylate-based dental resins.</a> Dental Materials. 23, 1447-1459 (2007).</li>
</ol>

המחברים אין לחשוף.

הייצור מוספים מוחלת על ייצור של תפורים אבי טיפוס וסדרות קטנות, עלויות ייצור גבוהות יותר לכל חלק יכול להתחרות עם תהליכים המקובלת מאחר שאין צורך לייצור תבניות וכלים. בעשור האחרון, הרווחים של שירותים ומוצרים הקשורים הייצור מוספים גדלו בצורה אקספוננציאלית13. השבר הגדול של מכירות גשמי הוא photopolymers. הגידול משך תשומת לב ויזם ההשקעות של תעשיות הגדולות, למשל, וחלל, הרכב, רפואי. לכן, השדה של הדפסת תלת-ממד צפוי להרחיב בשנים הקרובות.
. הראו לנו שיטה יעילה עבור הזיוף ו...

שטנץ מהירה מאפשר חופש הפקה ועיצוב לפי דרישה ומאפשר שייצור יעיל של תלת-ממד בונה ב שכבה-על האופן1. כתוצאה מכך, הדפסת תלת-ממד כמו טכניקה ייצור פיתחה במהירות בשנים האחרונות2. טכנולוגיות שונות זמינות, כל הסתמכות על התרגום של מודלים וירטואליים לתוך עצמים פיזיים, ויישום תהליכים כגון הבלטה, התצהיר ישיר אנרגיה, אבקת התמצקות, למינציה גיליון ו- photopolymerization. האחרון כרוך stepwise UV לריפוי שרפים photopolymer נוזלי. בשנת 1986, גוף ועמיתים פיתח מנגנון stereolithography (SLA), UV מבוססת לייזר מדפסת תלת-ממד. לאחרונה, תהליך דומה הנקרא אור דיגיטלי עיבוד (DLP) הפך זמין, אשר photopolymerization הוא שיזם מקרן אור. יחד, dlp® ו- SLA מכונים stereolithography הדפסה 3D3.
SLA מיושמת שטנץ ברזולוציה גבוהה ייצור של התקנים ביו4,5. טכנולוגיה זו עדיפה העדות מאוחה בשימוש נרחב דוגמנות (FDM) מבחינת דיוק, גימור פני השטח, רזולוציה6. בהתאם הארכיטקטורה של המוצר, מבנה תמיכה משולב דגם התלת-ממד כדי לייצב את הבונה במהלך ייצור. יתר על כן, טיפול פוסט-הדפסה של החלקים הוא נדרש7,8. בדרך כלל, מודפסים אובייקטים נשטפים באמבט אלכוהול כדי להמיס שרף unreacted, ריפוי עוקבות בתנור UV מבוצע כדי להבטיח המרה מלאה של פלמור9.
באופן כללי, שרפים לייצור תוסף מבוסס-ליתוגרפיה מסתמכים על מערכות photocurable המכיל acrylates או epoxides רב תכליתיים10. שרפים photopolymer הנוכחי בשוק המסחרי הם מאובנים מבוססי, יקר, בעוד הזמינות של שרפים מתחדשת נמוכים יש צורך להקל ללא פסולת ומקומיים בייצור של מוצרים בני-קיימא תלת-ממד עבור הכלכלה biobased1 , 6. לאחרונה, שרפים photopolymer מבוסס על acrylates מתחדשת היו להתפתח והחיל בהצלחה stereolithography 3D ההדפסה11,12. ב פרוטוקול מפורט זה, נדגים את שטנץ מהירה עם שרפים biobased על מנגנון stereolithography מסחרי. תשומת לב מיוחדת לשלבים קריטיים בשגרה, קרי, טיפולים ניסוח והדפסת פוסט-שרף, כדי לעזור למתרגלים חדשים בתחום הייצור מוספים.

<table><tbody><tr><td>איזובורניל אקרילט&nbsp;</td><td>סרטומר</td><td>SA5102</td><td>מונומר אקרילט</td></tr><tr><td>1,10-דקנדיול דיאקרילט</td><td>סרטומר</td><td>SA5201</td><td>מונומר אקרילט</td></tr><tr><td>פנטאריתריטול טטרה-אקרילט</td><td>סרטומר</td><td>SA5400</td><td>מונומר אקרילט</td></tr><tr><td>רב תכליתי אפוקסי אקרילט</td><td>סרטומר</td><td>SA7101</td><td>אוליגומר אקרילט</td></tr><tr><td>דיפניל (2,4,6-טרימתילבנזויל ) תחמוצת פוספין (TPO), 97%</td> <td>סיגמא אולדריץ'</td><td>415952</td><td>Photoinitiator</td></tr><tr><td>2,5-bis(5-tert-butyl-benzoxazol-2-yl)thiophene (BBOT), 99%</td> <td>Sigma Aldrich</td><td>223999</td><td>בולם אופטי</td></tr><tr><td>איזופרופיל אלכוהול (IPA), 99%</td> <td>Bleko</td><td>1010500</td><td>לאמבטיית אלכוהול (מיושם ב-Form Wash)</td></tr><tr><td>Paar Physica MCR300&nbsp;</td><td>אנטון</td><td></td> <td>פאר-ריאומטר עם גיאומטריית צלחת מקבילה</td></tr><tr><td>Form 2 מדפסת</td><td>Formlabs-Desktop</td><td></td> <td>SLA מדפסת תלת מימד</td></tr><tr><td>Form Wash&nbsp;</td><td>Formlabs-תחנת</td><td></td> <td>כביסה</td></tr><tr><td>Form Cure</td><td>Formlabs-תנור</td><td></td> <td>UV</td></tr><tr><td>Instron 4301 1KN Series IX</td><td>Instron-מכונת</td><td></td> <td>בדיקה אוניברסלית</td></tr><tr><td>פיליפס XL30 ESEM-FEG&nbsp;</td><td>פיליפס</td> <td>-</td> <td>מיקרוסקופ אלקטרונים סורק</td></tr></tbody></table>

הדפסה תלת-ממדית stereolithographic עם acrylates מתחדשת

Stereolithographic 3D Printing with Renewable Acrylates

הנגישות של חומרי מתחדשת תחרותי עלות ויישומם בייצור תוסף חיוני עבור כלכלה biobased יעיל. נדגים את שטנץ מהירה של שרפים בר קיימא באמצעות מדפסת תלת-ממד stereolithographic. ניסוח שרף מתקיים על ידי ערבוב פשוטה של biobased אקרילט מונומרים ו oligomers עם photoinitiatior, בולם אופטי. שרף צמיגות נשלטת על ידי מונומר אוליגומר יחס, נקבע כפונקציה של שיעור הטיה על ידי rheometer עם גאומטריה צלחת מקבילים. מנגנון stereolithographic מואשם שרפים biobased הוא מועסק כדי לייצר טיפוס בצורת מורכבים עם רמת דיוק גבוהה. המוצרים דורשים טיפול פוסט, כולל אלכוהול שטיפה, הקרנת UV, כדי להבטיח ריפוי מלא. רזולוציה גבוהה תכונה של גימור של אבות-טיפוס מעולה השטח מתגלה על ידי מיקרוסקופ אלקטרונים סורק.

ארבע יצירות שרף נציג מוצגים בטבלה 1, יחד עם פחמן biobased הממוצע שלהם תוכן (לפנה ס) נגזר מן ה לפנה ס הבודדים המרכיבים. צמיגות שרף (איור 1) מושפע על ידי היחס של מונומרים אקרילט ו oligomers ומדגים בדרך כלל התנהגות הניוטונית. תכונות מכניות של חלקים המיוצרים שרפים שונים נקבעו על ידי ניתוח מתח-זן. איור 2 מציג את התוצאה נציג במחשב בדיקה יוניברסל E-מודולוס, חוזק. השפעת הטיפול שלאחר ההדפסה על הביצועים המוצר מתואר <strong...

פרוטוקול לייצור תוסף עם שרפים מתחדשת photopolymer על מנגנון stereolithography מוצג.

הדפסה תלת-ממדית Stereolithographic עם Acrylates מתחדשת

The accessibility of cost-competitive renewable materials and their application in additive manufacturing is essential for an efficient biobased economy. ...

שיטה זו יכולה לסייע בהבנת נושאי מפתח בתחום ייצור התוספים, כגון ניסוח שרף וטיפול לאחר הדפסה. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא בכך שהיא מאפשרת ייצור מדויק ולפי דרישה של מוצרים ברי קיימא. שיטה זו תספק תובנה לגבי סטריאוליתוגרפיה מבוססת לייזר, אך ניתן ליישם אותה גם על טכניקות הדפסת תלת מימד אחרות כגון עיבוד אור דיגיטלי.כדי להתחיל, שפכו 50 גרם של דיאקרילט 1, 10-דקנדיול בבקבוק ארלנמאייר בנפח 500 מיליליטר. הוסף לבקבוק 1.0 גרם TPO ו- 0.40 גרם BBOT. ציידו את בקבוק ארלנמאייר במערבל מכני וערבבו את התערובת בחום של 200 סל"ד למשך חמש דקות בטמפרטורת החדר על מנת להמיס את ה- TPO וה- BBOT במונומר האקרילט.הוסף לתערובת 100 גרם פנטאריטריטרול טטראקרילט ו -100 גרם אפוקסי אקרילט רב תכליתי. כעת מערבבים את התערובת בחום של 200 סל"ד למשך 30 דקות בחום של 50 מעלות צלזיוס כדי להבטיח שרף הומוגני. הסר את המערבל המכני והתאם את הבקבוק עם פקק.עטפו את הבקבוק בנייר אלומיניום כדי להגן על שרף הפוטופולימר האקרילט הביולוגי מפני אור. כעת כסו את הצלחת התחתונה של ריאומטר המאופיין בגיאומטריית צלחת מקבילה עם הפוטורזין. הגדר את הפער בין הלוחות למילימטר אחד וכסה את הריאומטר במכסה מנוע עמיד בפני UV.מדוד את צמיגות השרף בטמפרטורת החדר בקצבי גזירה בין 0.1 ל-100 שניות הפוכות. הפעל את מדפסת התלת מימד SLA ובחר במצב פתוח. בהתאם לארכיטקטורה של המוצר, ניתן לשלב מבנה תומך במודל התלת מימד כדי לייצב את המבנה במהלך הייצור.הפעל את תוכנת הכנת הדגם במחשב. כדי לבחור את הגדרות ההדפסה הרצויות, בחר נקה עבור חומר, גרסה V4 ועובי שכבה של 50 מיקרון. פתח את המודל הדיגיטלי של אב הטיפוס בעל הצורה המורכבת שהוא קובץ שפת טסלציה סטנדרטי, ולאחר מכן בחר את המיקום והכיוון בפלטפורמת הבנייה.העלה את עבודת ההדפסה למדפסת התלת-ממד SLA. כעת שפכו 200 מיליליטר של הפוטורזין הביולוגי למיכל שרף. פתח את מדפסת התלת מימד והתקן את מיכל השרף כראוי.התקן את פלטפורמת הבנייה וסגור את מדפסת התלת מימד. לאחר הכנת מדפסת התלת מימד, התחל את עבודת ההדפסה. אפשר למדפסת התלת מימד לייצר אבות טיפוס מורכבים.אל תפתח את המדפסת עד לסיום עבודת ההדפסה. עבור הפרוטוקול המודגם, אורך הגל של לייזר ה-UV הוא 405 ננומטר. זמן ההדפסה של האובייקט הוא 2.5 שעות והוא מוצג כאן בהילוך מהיר.בסיום משימת ההדפסה, פתח את המדפסת. הסר את פלטפורמת הבנייה כשהחלקים המיוצרים מחוברים וסגור את המדפסת. פתח את עמדת הכביסה המלאה באלכוהול איזופרופיל והכנס את פלטפורמת הבנייה.התחל את ההליך ושטוף למשך 20 דקות כדי להסיר כל שרף שלא הגיב. בסיום הליך השטיפה, הסר את פלטפורמת הבנייה מתחנת הכביסה ונתק את אבות הטיפוס מפלטפורמת הבנייה. הניחו לאבות הטיפוס להתייבש באוויר למשך 30 דקות.בינתיים מחממים את תנור ה-UV בחום של 60 מעלות צלזיוס. פתח את תנור ה-UV והנח במהירות את אבות הטיפוס על הפלטפורמה המסתובבת. סוגרים את תנור ה-UV ומרפאים במשך 60 דקות בחום של 60 מעלות צלזיוס כדי להבטיח המרה מלאה.בסיום הליך הריפוי שלאחר הריפוי, פתח את תנור ה-UV והוציא את אבות הטיפוס. כדי לאפיין את מורפולוגיה פני השטח של אבות טיפוס בעלי צורה מורכבת, חתכו כסנטימטר אחד של סליל פנימי מאב הטיפוס בעל הצורה המורכבת באמצעות סכין גילוח. חבר את הדגימה למחזיק המדגם בעזרת סרט דו צדדי מוליך פחמן.לפני ההדמיה, צפו את הדגימה ב-30 ננומטר של פלדיום פלטינה על מערכת מקרטעת. כעת הכנס את הדגימה למיקרוסקופ אלקטרונים סורק הפועל במתח מאיץ של חמישה קילו-וולט. רכוש מספר תמונות של הדגימה בהגדלה של 30X ו-120X.צמיגות השרף המתחדש היא פרמטר חיוני בתהליך הדפסת התלת מימד ונשלטת על ידי יחס המונומר לאוליגומר. בדרך כלל מושג קצב גזירה של 100 שניות הפוכות במהלך ציפוי מחדש של שרף נוזלי בתהליך ההדפסה. לכל הביו-שרפים יש צמיגות מתחת לחמש שניות פסקל והם מתאימים ליישום בציוד הדפסה סטריאוליטוגרפי.מוצגות כאן תוצאות מייצגות להתנהגות המכנית של האובייקטים המודפסים מביו-רזינים שונים, כולל חוזק מתיחה ומודול e. עם זאת, אופטימיזציה של הטיפול לאחר ההדפסה על ידי שינוי משך הכביסה, הייבוש, הריפוי וטמפרטורת הריפוי יכולה להוביל לשיפור משמעותי בביצועים המכניים. המשטח החלק ורזולוציית התכונות הגבוהה של אבות הטיפוס המורכבים נחשפים על ידי מיקרוסקופ האלקטרונים.הקצוות האנכיים המשוננים של הסלילים נובעים מתהליך הדפסת SLA שכבה אחר שכבה, שבו החלק העליון של שכבה חשופה מקבל מינון UV גדול יותר בהשוואה לחלק האחורי של שכבה. מידת הפיצוח של פני השטח קשורה לצמיגות השרף הראשונית. לאחר פיתוחה, טכניקה זו סללה את הדרך ליישום של ביו-שרפים תחרותיים כדי להקל על ייצור מקומי ונטול פסולת של מוצרים ברי קיימא.אל תשכח שעבודה עם אקרילטים עלולה להיות מסוכנת. יש לנקוט תמיד באמצעי זהירות כגון הרכבת משקפי בטיחות וכפפות בעת ביצוע הליך זה.

stereolithographic-3d-printing-with-renewable-acrylates

Research

JoVE Journal

Chemistry

כימיה

הדפסה מישוריים תלת ממדי של דיו מתכתי מוליך מתואר. הגישה שלנו מספק אפיקים חדשים אלקטרוניים מודפסים בודה, אופטו, והתקנים ביו פריסות יוצא דופן בבית microscale.

הדפסה מישוריים תלת ממדי של דיו מוליך

Bioprinter שימש ליצירה הידרוג דוגמת המבוסס על תבנית עולה. עובש poloxamer היה backfilled עם הידרוג'ל שני ולאחר מכן eluted, ומשאיר חללים שהיו מלאים בידרוג'ל שלישי. שיטה זו משתמשת elution המהיר וטוב של printability poloxamer לייצר ארכיטקטורות מורכבות מbiopolymers.

הדפסת תבניות היפוך Thermoresponsive ליצירת בדוגמת הידרוג דו רכיבים-תרבות תאי 3D

טכניקת ייצור ביולוגי חדשנית פותחה כדי להנדס מבנים תלת מימדיים הדומים לתכונות האדריכליות, הרכיבים והתכונות המכניות של רקמת in vivo. טכניקה זו כוללת חומר קורבן שפותח לאחרונה, גומי BSA, המעביר תכונות מרחביות מפורטות, ומשחזר את ארכיטקטורות in vivo של מגוון רחב של רקמות.

תלת ממדי טכנולוגיה Biomimetic: רומן Biorubber יוצר מוגדרת מיקרו מאקרו בקנה מידה ארכיטקטורות ב הידרוג קולגן

מודלים פיזיקליים של ביומולקולות יכולים להקל על החוקר להבין את המבנה-תפקוד שלהן, לסייע בתקשורת בין חוקרים ולשמש כלי חינוכי בעשייה פדגוגית. כאן, אנו מספקים הנחיות מפורטות להדפסת תלת מימד של מודלים מדויקים של ביומולקולות באמצעות מדפסות תלת מימד שולחניות לייצור נימה התמזגה.

3D הדפסה של מודלים Biomolecular למחקר פדגוגיה

פרוטוקול זה מתאר את הייצור של polycaprolactone (PCL) נימה עם microspheres חומצה (PLA) polylactic מוטבע אשר מכילים decellularized מטריצות (DM) עבור הדפסת תלת-ממד של רקמות מבניות הנדסת מבנים.

הרומן תהליך הדפסת תלת-ממד Decellularized מטריצות

אנו מציגים הליך מבוקרת מאוד והעברה ללא קמטים של בלוק הסרטים דקים הקופולימר על מצעים תמיכה נקבובי באמצעות תא ביוב 3D מודפס. העיצוב בחדר הניקוז הוא של רלוונטיות כללית לכל ההליכים מעורבים העברת סרטים macromolecular על מצעים נקבובי, אשר נעשה בדרך כלל על ידי יד באופן הלתי הפיך.

נוהל העברת סרטים פולימריים אל מצעים נקבובי עם פגמים ממוזערים

ציפוי ספין, הדפסה polyjet, מידול הנתיך התמזגו משולבים לייצר פאנטומים הטרוגנית רב שכבתית המדמים תכונות מבניות ופונקציונליות של רקמות ביולוגיות.

הדפסת תלת-ממד תלת ממדית של פאנטומים להדמיית רקמה ביולוגית

מידול פיזי של מערכות מיקרוסקופיים עוזר להשיג תובנות שקשה להשיג באמצעים אחרים. כדי להקל על הבנייה של דגמים מולקולריים פיזיים, אנו מדגימים כיצד הדפסה 3D ניתן להשתמש כדי להרכיב מודלים מאקרוסקופי פונקציונלי ללכוד איכויות של מערכות מולקולריות בצורה מישוש.

מודל מולקולרי אינטראקטיבי הרכבה עם הדפסה תלת-ממדית

הפרוטוקול הנוכחי מתאר את ההדפסה התלת-ממדית המבוססת על עיבוד אור דיגיטלי של חומרים פולימריים באמצעות פילמור שרשרת חיבור-פיצול הפיך מסוג I פוטוניטיזציה של העברת שרשרת חיבור-פיצול הפיך ואת הבא בתור לאחר הפונקציונליזציה של חומר המקום באמצעות פילמור בתיווך פני השטח. הדפסה בתלת-ממד Photoinduced מספקת חומרים עם תכונות בתפזורת ובאופן רוחבי מותאמות אישית ומבוקרות באופן מרחבי.

הדפסה תלת-ממדית ושינוי פני השטח של סיטו באמצעות סוג I photoinitiated פילמור העברת שרשרת חיבור-פיצול הפיך

מאמר זה מתאר כיצד להדפיס ביו-ממד הידרוג'לים פוטו-ממדיים כדי לחקור התקשות מטריצה חוץ-תאית והפעלת פיברובלסטים.

הדפסה ביולוגית תלת-ממדית הידרוג'לים פוטו-ממדיים לחקר הפעלת פיברובלסטים

למד הדפסה תלת-ממדית סטריאוליתוגרפית עם שרף אקרילט מתחדש לייצור מוצרים בר-קיימא. השיטה מספקת תובנות לגבי תהליכי עיבוד לאחר ההדפסה ומאפשרת ייצור מדויק לפי דרישה.

הדפסה תלת-ממדית Stereolithographic עם Acrylates מתחדשת

גלה סרטונים נוספים