Name: עיצוב של מקור פתוח, ביודיו בעלות נמוכה ומזון נמס ההבלטה מדפסת תלת-ממד (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-03-02T12:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 1 s
Description: למדו כיצד לבנות את מדפסת ADDME, פלטפורמת הדפסה תלת-ממדית בקוד פתוח בעלות נמוכה ליישומים ביורפואיים ומזון. השיטה מספקת פתרון נגיש לחוקרים בתחומי ההנדסה הביורפואית והמזון.

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 לא קיבל מענקים מסוימים מסוכנויות מימון במגזר הציבורי, המסחרי או לא למטרות רווח. תודות מיוחדות לפלוריאן שמיטטנר, סנדרו גורקה, גורנדר סינג, וינסנט טראן ודומיניק וו על תרומתם לגבי הדגם הקודם של העיצוב.

<ol><li>Brettel, M., Friederichsen, N., Keller, M., Rosenberg, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((How+Virtualization%2C+Decentralization+and+Network+Building+Change+the+Manufacturing+Landscape%3A+An+Industry+4.0+Perspective%5BTitle%5D)+AND+%22World+Academy+of+Science%2C+Engineering+and+Technology+International+Journal+of+Information+and+Communication+Engineering%22%5BJournal%5D)">How Virtualization, Decentralization and Network Building Change the Manufacturing Landscape: An Industry 4.0 Perspective.</a> World Academy of Science, Engineering and Technology International Journal of Information and Communication Engineering. 8 (1), (2014).</li>
<li>Gilchrist, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Introducing+Industry+4.0%5BTitle%5D)+AND+%22Industry+4.0%22%5BJournal%5D)">Introducing Industry 4.0.</a> Industry 4.0. , 195-215 (2016).</li>
<li>Petrick, I. J., Simpson, T. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+Printing+Disrupts+Manufacturing%3A+How+Economies+of+One+Create+New+Rules+of+Competition%5BTitle%5D)+AND+%22Research-Technology+Management%22%5BJournal%5D)">3D Printing Disrupts Manufacturing: How Economies of One Create New Rules of Competition.</a> Research-Technology Management. 56 (6), 12-16 (2013).</li>
<li>Wong, K., Hernandez, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Review+of+Additive+Manufacturing%5BTitle%5D)+AND+%22ISRN+Mechanical+Engineering%22%5BJournal%5D)">A Review of Additive Manufacturing.</a> ISRN Mechanical Engineering. 10, (2012).</li>
<li>Lanaro, M., Desselle, M. R., Woodruff, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+Printing+Chocolate%3A+Properties+of+Formulations+for+Extrusion%2C+Sintering%2C+Binding+and+Ink+Jetting%5BTitle%5D)+AND+%22Fundamentals+of+3D+Food+printing+and+Applications%22%5BJournal%5D)">3D Printing Chocolate: Properties of Formulations for Extrusion, Sintering, Binding and Ink Jetting.</a> Fundamentals of 3D Food printing and Applications. , (2018).</li>
<li>Godoi, F. C., Prakash, S., Bhandari, B. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3d+printing+technologies+applied+for+food+design%3A+Status+and+prospects%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Food+Engineering%22%5BJournal%5D)">3d printing technologies applied for food design: Status and prospects.</a> Journal of Food Engineering. 179, 44-54 (2016).</li>
<li>Stansbury, J. W., Idacavage, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+printing+with+polymers%3A+Challenges+among+expanding+options+and+opportunities%5BTitle%5D)+AND+%22Dental+Materials%22%5BJournal%5D)">3D printing with polymers: Challenges among expanding options and opportunities.</a> Dental Materials. 32 (1), 54-64 (2016).</li>
<li>Zhu, W., Ma, X., Gou, M., Mei, D., Zhang, K., Chen, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+printing+of+functional+biomaterials+for+tissue+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Opinion+in+Biotechnology%22%5BJournal%5D)">3D printing of functional biomaterials for tissue engineering.</a> Current Opinion in Biotechnology. 40, 103-112 (2016).</li>
<li>Lanaro, M., Booth, L., Powell, S. K., Woodruff, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrofluidodynamic+technologies+for+biomaterials+and+medical+devices%3A+melt+electrospinning%5BTitle%5D)+AND+%22Electrofluidodynamic+Technologies+%28EFDTs%29+for+Biomaterials+and+Medical+Devices%22%5BJournal%5D)">Electrofluidodynamic technologies for biomaterials and medical devices: melt electrospinning.</a> Electrofluidodynamic Technologies (EFDTs) for Biomaterials and Medical Devices. , 37-69 (2018).</li>
<li>Malone, E., Lipson, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fab%40Home%3A+the+personal+desktop+fabricator+kit+Article+information%5BTitle%5D)+AND+%22Rapid+Prototyping+Journal%22%5BJournal%5D)">Fab@Home: the personal desktop fabricator kit Article information.</a> Rapid Prototyping Journal. 13 (4), 245-255 (2007).</li>
<li>Vilbrandt, T., Malone, E., Lipson, H., Pasko, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Universal+Desktop+Fabrication%5BTitle%5D)+AND+%22Heterogeneous+Objects+Modelling+and+Applications%22%5BJournal%5D)">Universal Desktop Fabrication.</a> Heterogeneous Objects Modelling and Applications. , 259-284 (2008).</li>
<li>Jones, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((RepRap-the+replicating+rapid+prototyper%5BTitle%5D)+AND+%22Robotica%22%5BJournal%5D)">RepRap-the replicating rapid prototyper.</a> Robotica. 29, 177-191 (2011).</li>
<li>Lanaro, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+printing+complex+chocolate+objects%3A+Platform+design%2C+optimization+and+evaluation%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Food+Engineering%22%5BJournal%5D)">3D printing complex chocolate objects: Platform design, optimization and evaluation.</a> Journal of Food Engineering. , (2017).</li>
<li>Wu, W., DeConinck, A., Lewis, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Omnidirectional+Printing+of+3D+Microvascular+Networks%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">Omnidirectional Printing of 3D Microvascular Networks.</a> Advanced Materials. 23 (24), H178-H183 (2011).</li>
<li>Paxton, N., Smolan, W., Böck, T., Melchels, F., Groll, J., Jungst, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Proposal+to+assess+printability+of+bioinks+for+extrusion-based+bioprinting+and+evaluation+of+rheological+properties+governing+bioprintability%5BTitle%5D)+AND+%22Biofabrication%22%5BJournal%5D)">Proposal to assess printability of bioinks for extrusion-based bioprinting and evaluation of rheological properties governing bioprintability.</a> Biofabrication. 9 (4), 044107(2017).</li>
</ol>

. למחברים אין מה לגלות

פרוטוקול זה מספק הוראות מפורטות לבניית מדפסת תלת-ממד המבוססת על שחול בעלות נמוכה. ניתן לחלק את בניית המדפסת התלת-ממדית לסעיפים קטנים כולל מסגרת, ציר y/מיטה, ציר x, הבלטת ממד, אלקטרוניקה ותוכנה. סעיפים קטנים אלה מוצגים עם דיאגרמות, ציורים, קבצים ורשימות חלקים מפורטים. מחירו הכולל של מדפסת 3D ADDME מגיע $343 AUD ($245 USD כמו 01/17/2019), מה שהופך את זה הזול ביותר, מבוסס מאגר להמיס 3D ההבלטה המדפסת הידועה כיום. זה נועד להפוך את המכשיר הזה פשוט לייצר באמצעות לייזר לחתוך, 3D-מודפס, ומחוץ למדף רכיבים. תפקודו של התקן זה הוכח ע...

ייצור מוספים הוא טכנולוגיית ייצור רבת עוצמה, שיש לה פוטנציאל לספק ערך משמעותי לנוף התעשייתי1,2. התכונות האטרקטיביות של הייצור הכולל אינן כרוכות בעלויות החריטת, רמות גבוהות של התאמה אישית, גאומטריות מורכבות וחסימות מופחתות לעלויות כניסה. אין עלויות הנוסע מחדש מאפשרים ייצור מהיר של אב טיפוס, אשר רצוי כאשר מנסים להקטין את "זמן לשוק", שהוא מטרה קריטית של תעשיות מדינות מפותחות מנסה להישאר תחרותי נגד מתחרים בעלי שכר נמוך1. רמות גבוהות של יכולת ההתאמה האישית מאפשרות מגוון רחב של מוצרים להיות מפוברק עם גיאומטריות מורכבות. כאשר גורמים אלה משולבים עם עלויות נמוכות עבור הגדרת, חומרים, והתמחות המפעיל, יש ערך ברור של טכנולוגיות ייצור מוספים3.
ייצור מוספים, המכונה גם הדפסת תלת-ממד, כרוך בייצור של שכבה על-ידי האובייקט במחשב בשליטה מספרית (CNC) מערכת3. בניגוד לתהליכי CNC מסורתיים כגון טחינה, שבה החומר מוסר מגיליון או מבלוק של חומר, מערכת הדפסה תלת-ממדית מוסיפה חומר לתוך המבנה הרצוי שכבה-אחר-שכבה.
הדפסה תלת-ממדית ניתן להקל באמצעות מגוון שיטות כולל לייזר, flash, שחול או טכנולוגיות מתקדמות4. הטכנולוגיה הספציפית המועסקים קובע את הצורה של חומר גלם (כלומר, אבקה או להמיס), כמו גם את התכונות הרטיולוגית והתרמית הנדרשים לעיבוד5. שוק ההדפסה תלת-ממד המבוסס על-ידי שחול נשלט על-ידי מערכות מבוססות-חוט, הנובע מסיבים קלים לטיפול, תהליך, ומספקים ברציפות כמויות גדולות של חומר לראש ההבלטה. עם זאת, תהליך זה מוגבל על-ידי סוג החומר שניתן ליצור לסיבים (בעיקר תרמופלטיקה). רוב החומרים אינם קיימים בצורת פילמנט, והיעדר פלטפורמות בעלות נמוכה מודרנית בשוק מייצג פער בולט.
פרוטוקול זה מציג את הבנייה של מערכת שחול מבוסס-מאגר המאפשר חומרים להיות מאוחסן במזרק הבלטה באמצעות מחט. מערכת זו מתאימה באופן אידיאלי לייצור מגוון רחב של חומרים כולל מאכלים6, פולימרים7, ו ביואטיאריאלס8,9. יתר על כן, שיטות שחול מבוסס אגירה בדרך כלל פחות מסוכנים, נמוך בעלות, וקל יותר לפעול מאשר שיטות הדפסה תלת-ממד אחרות.
יש מספר גדל והולך של צוותי האוניברסיטה הובילו לעצב ושחרור מערכות הדפסה תלת-ממד מקור פתוח לציבור. החל מFab@Home שחול מבוססי מדפסת ב 200710,11, החוקרים שנועדו ליצור פלטפורמה פשוטה וזולה לנהוג התרחבות מהירה בטכנולוגיית הדפסה תלת-ממד ויישומים. מאוחר יותר בשנת 2011, פרוייקט RepRap שמטרתו ליצור פלטפורמת הדפסה תלת-ממדית מבוססת-חוט מעוצבת עם חלקים שבוצעו על-ידי הדפסה תלת-ממדית, עם המטרה ליצור מכונת שכפול עצמי12. העלות של מדפסות תלת-ממד כבר להפיל את השנים, מ $2300 USD עבור Fab@Home (2006), $573 USD עבור RepRap v1 (2005), ו $400 USD עבור v2 (2011).
בעבודה הקודמת, הדגמנו כיצד מערכת הדפסה מחוץ לעצמי 3D יכול להיות משולב עם מערכת מותאמת אישית המבוססת על מאגר ההבלטה כדי ליצור אובייקטים תלת-ממדיים מורכבים משוקולד13. חקירה בתכנון נוסף הראו כי חיסכון ניכר בעלויות ניתן להשיג בהשוואה לעיצוב אב טיפוס זה.
מטרת פרוטוקול זה היא לספק הוראות לבניית המדפסת בעלות נמוכה מבוסס מאגר ממיסים תלת-ממד שחול. להלן מוצגים דיאגרמות, ציורים, קבצים ורשימות רכיבים מפורטים כדי לאפשר בנייה ותפעול בהצלחה של מדפסת תלת-ממדית. כל הרכיבים מתארחים על הקוד הפתוח (לא מסחרי) פלטפורמה <a href="https://www.thingiverse.com/Addme/collections" target="_blank">https://www.thingiverse.com/Addme/collections</a>, אשר מאפשר למשתמשים לשנות או להוסיף תכונות נוספות כרצונך. שמנת צמיגה, שוקולד וצורת הריבוי של F-127 (מודל לביודיו) משמשות להערכת הביצועים של ADDME ולהדגים את היישום של המדפסת התלת-ממדית של ADDME לתעשיות הביו-רפואית והמזון.
חותך לייזר המסוגל לחתוך אקריליק ומדפסת שולחנית תלת-ממדית המסוגלת להדפיס מכונת PLA או ABS, נדרשות עבור פרוטוקול זה. מעיל חימום מאצ ומחסנית חימום או מחמם סיליקון ניתן להשתמש כדי לחמם את החומר, בהתאם לציוד המפעיל יש גישה. כל קבצי CAD ניתן למצוא ב <a href="https://www.thingiverse.com/Addme/designs" target="_blank">https://www.thingiverse.com/Addme/designs</a>. עבור קושחה ותוכנה לשלוט במדפסת תלת-ממד, <a href="http://marlinfw.org/meta/download/" target="_blank">http://marlinfw.org/meta/download/</a> ו- <a href="https://www.repetier.com/" target="_blank">https://www.repetier.com/</a> מסופקים משאבים, בהתאמה. לקבלת הוראות מפורטות אודות לוח הבקרה, ראה <a href="https://reprap.org/wiki/RAMPS_1.4" target="_blank">https://reprap.org/wiki/RAMPS_1.4</a>.

<table><tbody><tr><td>15 W 12V DC 50x100 מ"מ מחמם סיליקון גמיש</td><td>Banggood</td><td>1280175</td><td>אופציונלי; $4.46</td></tr><tr><td>מדפסת תלת מימד</td><td>Lulzbot</td><td></td><td><a href="https://download.lulzbot.com/TAZ/6.02/documentation/manual/9780989378482_interior_r6.02.pdf" target="_blank">https://download.lulzbot.com/</a></td></tr>מדפסת <tr><td>תלת מימד</td><td>Ultimaker Ultimaker</td><td>2+</td><td></td></tr><tr><td>AC 100-240V עד DC 12V 5A 60W ספק כוח</td><td>Banggood</td><td>994870</td><td>$12.7</td></tr><tr><td>אקריליק גיליון לבן יצוק רציף 1200x600 מ"מ</td> פלסטיק <td></td><td>מולפורד</td><td>$36.95</td></tr><tr><td>מפתחות אלן</td> ארדואינו <td>מטרי</td><td></td><td></td></tr><tr><td>MEGA2560 R3 עם רמפות 1.4 בקר</td><td>Geekcreit</td><td>984594</td><td>$28.91</td></tr><tr><td>פיר ליניארי מפלדת פחמן 8 מ"מ x 350 מ"מ</td><td>Banggood</td><td>1119330</td><td>$13.44</td></tr><tr><td>פיר ליניארי מפלדת פחמן 8 מ"מ x 500 מ"מ</td><td>Banggood</td><td>1276011</td><td>$40.42</td></tr><tr><td>שוקולד</td><td>קדבורי</td><td></td><td></td></tr><tr><td>מחשב עם גישה</td><td></td><td></td><td></td>לאינטרנט</tr><tr><td>Dell מצמד 5-8 מ"מ</td><td>Banggood</td><td>1070710</td><td>$14.93</td></tr><tr><td>קרם ידיים</td><td>Nivea</td><td>80102</td><td></td></tr><tr><td>מחסנית חימום</td><td>Creality 3D</td><td>1192704</td><td>$10.75</td></tr><tr><td>K סוג חיישן טמפרטורה צמד תרמי</td><td>Banggood</td><td>1212169</td><td>$2.37</td></tr><tr><td>לייזר חותך</td><td>trotec</td><td>מהיר 300</td><td><a href="https://www.troteclaser.com/fileadmin/content/images/Contact_Support/Manuals/8047-speedy-400-redesign-manual-EN.pdf" target="_blank">https://www.troteclaser.com/</a></td></tr><tr><td>M10 1 מ"מ חוט גובה מתכת אגוז משושה + מכונת כביסה</td><td>UXCELL</td><td></td><td>AU$8.84</td></tr><tr><td>M10 1 מ"מ צינור מצופה אבץ אורך</td> <td>400 מ"מUXCELL</td><td></td><td>$11.62</td></tr><tr><td>M2 - 0.4 מ"מ מוסיף פליז חוט פנימי</td><td>Ebay</td><td></td><td>$5.65</td></tr><tr><td>M2 אגוזים</td><td>Suleve</td><td>1239291</td><td>$9.17</td></tr><tr><td>M2 x 10 מ"מ ברגי משושה כפתור</td><td>Suleve</td><td>1239291</td><td>$9.17</td></tr><tr><td>M2 x 5 מ"מ ברגי משושה כפתור</td><td>Suleve</td><td>1239291</td><td>$9.17</td></tr><tr><td>M3 - 0.5 מ"מ מוסיף פליז חוט פנימי</td><td>Suleve</td><td>1262071</td><td>$17.5</td></tr><tr><td>M3 אגוזים</td><td>Suleve</td> 1109208 <td>$17.85</td><td></td></tr><tr><td>M3 מכונת כביסה</td><td>Banggood</td><td>1064061</td><td>$3.05</td></tr><tr><td>M3 x 10 מ"מ ברגי משושה כפתור</td><td>Suleve</td><td>1109208</td><td>$7.85</td></tr><tr><td>M3 x 20 מ"מ ברגי משושה</td><td>כפתור Suleve</td><td>1109208</td><td>$7.85</td></tr><tr><td>M3 x 6 מ"מ ברגי משושה כפתור</td><td>Suleve</td><td>1109208</td><td>$7.85</td></tr><tr><td>M3 x 8 מ"מ ברגי משושה כפתור</td><td>Suleve</td><td>1109208</td><td>$7.85</td></tr><tr><td>M4 x 8 מ"מ ברגי משושה כפתור</td><td>Suleve</td><td>1273210</td><td>$4.32</td></tr><tr><td>מנעול מחט 18 - 27 מד</td><td>Terumo</td><td>TGA ARTG ID:</td> 130227 <td>$3.57</td></tr><tr><td>NEMA 17 מנוע צעד</td><td>Casun</td><td>42SHD0001-24B</td><td>AU$54</td></tr><tr><td>תושבת הרכבה מנוע צעד NEMA</td><td>Banggood</td><td>ptNema17br90</td><td>$10.79</td></tr><tr><td>מיסב אוגן בלוק כרית 8 מ"מ</td><td>Banggood</td><td>KFL08</td><td>$12.04</td></tr><tr><td>PLA נימה</td><td>Creality תלת מימד</td><td>1290153</td><td>$24.95</td></tr><tr><td>Pluronic F127</td><td>Sigma Aldrich</td><td>P2443-250G</td><td></td></tr><tr><td>SC8UU 8 מ"מ תנועה ליניארית מיסב כדורי</td><td>Toolcool</td><td>935967</td><td>$21.6</td></tr><tr><td>SG-5GL מתג מיקרו גבול</td><td>Omron</td><td>1225333</td><td>$4.5</td></tr><tr><td>תחנת הלחמה</td><td></td><td></td><td>הלחמה, חוטים, כיווץ חום וכו</td></tr>'<tr><td>Spring</td><td>Banggood</td><td>995375</td><td>$5.53</td></tr><tr><td>מזרק 3 מ"ל Luer Lock פוליפרופילן</td><td>Brauhn</td><td>9202618N</td><td>$7.14</td></tr><tr><td>גלגלת תזמון GT2 20 שיניים וחגורה סט</td><td>Banggood</td><td>10811303</td><td>$27.48</td></tr><tr><td>בורג ואום עופרת טרפזית 8 מ"מ x 400 מ"מ</td><td>Banggood</td><td>1095315</td><td>$69.02</td></tr> מפתח <tr><td>ברגים</td><td></td><td></td><td></td> משתנה</tr></tbody></table>

עיצוב של מקור פתוח, ביודיו בעלות נמוכה ומזון נמס ההבלטה מדפסת תלת-ממד

Design of an Open-Source, Low-Cost Bioink and Food Melt Extrusion 3D Printer

הדפסה תלת ממדית (3D) היא טכניקת ייצור פופולרית יותר ויותר המאפשרת אובייקטים מורכבים מאוד להיות מפוברק ללא עלות הקורה מחדש. הפופולריות הגוברת היא מונעת חלקית על ידי מחסומים נופלים לכניסה כגון עלויות הגדרת מערכת וקלות הפעולה. הפרוטוקול הבא מציג את העיצוב והבנייה של מדפסת הייצור של שחול תוסף (ADDME) תלת-ממד לייצור חלקים ורכיבים מותאמים אישית. הרכיב ADDME תוכנן עם שילוב של רכיבים תלת-ממדיים, מודפסים לייזר וממקורות מקוונים. הפרוטוקול מסודר למקטעים קלים למעקב, עם דיאגרמות מפורטות ורשימות חלקים תחת הכותרות של מסגור, ציר y ומיטה, ציר x, שחול, אלקטרוניקה ותוכנה. הביצועים של ADDME מוערכים באמצעות בדיקות שחול והדפסה תלת ממדית של עצמים מורכבים באמצעות שמנת צמיגה, שוקולד, ו-הריבוי של F-127 (מודל עבור ביודיו). התוצאות מצביעות על כך ש-ADDME היא פלטפורמה מסוגלת לייצור חומרים ובנייה לשימוש במגוון רחב של תעשיות. השילוב של דיאגרמות מפורטות ותוכן וידאו מאפשר גישה לציוד בעלות נמוכה, קל לתפעול עבור אנשים המעוניינים בהדפסת תלת-ממד של אובייקטים מורכבים ממגוון רחב של חומרים.

הביצועים של ADDME במהלך הדפסה תלת-ממדית הוערכו באמצעות שמנת צמיגה (150 mL, קרם ידיים Nivea), שוקולד (קדבורי, חלב רגיל), והפלורליסטית F-127 (סיגמא אולדריץ '). הקרם והשוקולד הצמימו שימשו, והפלורליסטית הייתה מומס לפתרון של 20% wt עם מים באולטרטהורים ומאוחסן בקירור ב-5 ° c עד לצורך14,15.
בדיקות קו מעורב הדפסת חוט הלוך ושוב על צלחת לבנות בתבנית בסיסית כדי להעריך תכונות פילמנט...

מטרת העבודה היא לעצב ולבנות מדפסת תלת מימדית מבוססת-מאגר, העשויה מרכיבים בעלי מקור פתוח ובעלות נמוכה עבור יישומים בתעשיות הדפוס הביו-רפואית והמזון.

Three-dimensional (3D) printing is an increasingly popular manufacturing technique that allows highly complex objects to be fabricated with no retooling ...

בהליך זה נדגים כיצד לבנות ADDME, עלות נמוכה, קוד פתוח, הבלטה נמסה ומדפסת ביו-ינק תלת-ממד. מדפסות הבלטה נמסות ומדפסות ביו-ינק תלת-ממד יכולות לעלות אלפי דולרים והן בדרך כלל מקור סגור. ADDME היא פלטפורמת הדפסה תלת-ממדית הניתנת להתאמה אישית בקוד פתוח, שעולה פחות מ- 350.ADDME מאפשר ייצור גיאומטריות תלת-ממדיות מורכבות עם מגוון רחב של חומרים ליישומים בעיבוד מזון, ייצור חומר מרוכב פולימרי והדפסה ביולוגית. וידאו זה מציע ידיים על הדגמה של איך הרכיבים השונים מתאחדים כדי לבנות ולבדוק ADDME. לאחר חיבור החלק האחד עד תשעה חלקים אקריליים, בדוק את תוויות הדמות כדי לוודא שכל חלק ממוקם כראוי ולהשתמש בברגים M3 ומפתח M3 Allen כדי לאבטח את החלקים.לאחר מכן, מניחים את המוט M10 מושחל דרך המטרה עשה חורים חברים אקריליק שש, שמונה, ו 10, ולאבטח את המוט עם מוצצים ואגוזים M10, הידוק האגוזים עם ספנר משתנה. כדי להרכיב את ציר ה-Y ואת מיטת ההדפסה, החלק שני גושי כריות על כל פיר של שמונה מילימטרים והחלק את עצירת הקצה לאחד מהפירים של שמונה המילימטרים. השתמש בברגים M2 ומפתח אלן כדי לאבטח את עצירת הקצה המכנית ולהשתמש בברגים M4 כדי לאבטח את כל ארבעת קוביות הכרית למיטת ההרכבה.אבטח את מהדק החגורה על מיטת ההרכבה באמצעות ברגים M3 ומפתח אלן ואבטח את מיטת ההדפסה על מיטת ההרכבה באמצעות בורג M3, אגוז וסידור קפיץ. לאחר מכן, השתמש בברגים M2 ובמפתח Allen כדי לאבטח שניים מהמחזיקים בפיר הן בלוחות האחוריים והן בלוחות הקדמיים ולהשתמש בברגים M3 כדי לאבטח את מחזיק המנוע של הצעדים בלוח האחורי. לאחר מכן השתמש בברגים נוספים של M3 כדי לאבטח את מנוע הצעד למחזיק המנוע של הצעד ולאבטח את מחזיק החגורה בלוח הקדמי.כדי להכניס את תת-ההרכבה של מיטת ההדפסה למסגרת, התאם כל קצה של פיר של שמונה מילימטר למחזיק פיר. כדי להרכיב את הצד השמאלי של הרכבת המשנה של ציר X, מניחים אגוז פליז בתוך מחזיק האגוזים ולהשתמש בברגים M3 ומפתח אלן כדי לאבטח את האגוז לכרית ציר X שמאלה. באמצעות ברגים M4 ומפתח אלן, לאבטח את בלוק הכרית לכרית ציר X שמאלה ולאבטח את idler ציר X אחד לכרית ציר X שמאלה עם ברגים M3.יישר את החורים המרכזיים של האידילר, האידיילר של ציר ה- X ואת האידילר של ציר ה- X 2 ותקן חומרים אלה יחד עם ברגים M3 ומפתח אלן. להרכבת הצד הימני של תת-ההרכבה של ציר ה-X, מניחים אגוז פליז בתוך מחזיק האגוזים ומאבטחים את האגוז לכרית ציר X בדיוק עם ברגים M3. אבטחו את בלוק הכרית לכרית ציר ה-X ימינה עם ברגים M4 ואבטחו את ציר ה-X הזכות לכרית ציר X ימינה עם ברגים M3.השתמש ברגים נוספים M3 כדי לאבטח את מנוע הצעד לציר X ימינה חוט כל אחד מוטות מושחל לתוך כל אחד אגוזי פליז. החלק שניים מתוך פירי שמונה המילימטרים לתוך כל אחד מבלוקי הכרית אנכית והחלק שניים מתוך פירי שמונה המילימטר אופקית. לאחר מכן, השתמש בברגים M2 כדי לאבטח שניים מהמחזיקים בפיר הן לפאנל העליון והן לראש מארז האלקטרוניקה ולהשתמש בברגים M3 כדי לאבטח את מסבי בלוק הכרית בלוח העליון.אבטחו את מנועי הצעדים על גבי מארז האלקטרוניקה עם ברגים M3 ולהשתמש במפתח M2 Allen כדי להדק את בורג הזחל התחתון כדי לאבטח את המצמד מעל פירי מנועי הצעדים. כדי למקם את מכלול המשנה של ציר ה- X בתוך המסגרת, יישר את הפירים האנכיים של שמונה מילימטרים עם מחזיק הפיר והדק את הפירים באמצעות ברגים M2 ומפתח אלן. לאחר מכן, השתמש במפתח M2 Allen כדי להדק את בורג הזחל העליון כדי לאבטח את המוט המוברג לקצה השני של המקשר.עבור הבלטה של הרכבת המשנית, השתמש בברגים M4 כדי לאבטח את שני בלוקי הכרית על הלוח האחורי extruder ולהשתמש ברגים M3 כדי לאבטח את מהדק חגורת extruder על הלוח האחורי extruder בין קוביות הכרית. השתמש בברגים הקסדציציים M3 כדי לאבטח את הלוחית האחורית של האקסטרודר למחזיק מנוע האקסטרודר ולאבטח את שני מנועי הצעדים על מחזיק המנוע האקסטרודר. הדקו את בורג הזחל התחתון בעזרת מפתח M2 Allen כדי לאבטח את המגשרים מעל פירי מנועי הצעדים והדקו את בורג הזחל העליון כדי לאבטח את הבורג התפתל בתוך המגשרים.החלק את ז'קט החימום לתוך מחזיק המנוע extruder ולהשתמש ברגים M3 כדי לאבטח את אגוזי פליז בתוך מנעול בוכנה אחד. כדי להרכיב את ראש ההבלטה על ציר ה- X, החלק את פירי שמונה המילימטרים שנמצאו על ציר ה- X לתוך גושי הכרית על ראש האלט ועטוף את חגורת הכונן דרך האידילר באידלר השן במכלולי הציר השמאלי והימין. לאחר מכן השתמש בברגים הקסדצישיים M3 כדי לאבטח את חגורת הכונן במהדק חגורת האקסטרודר.כאשר הרכבת המסגרת הושלמה, השתמש בברגים M3 כדי לטעון את Arduino לתוך החלק האקרילי שבע תכריכים אלקטרוניים ומכניס לוח RAMPS על גבי הלוח Arduino עם תקע USB מול החלק האקרילי שישה לוח אחורי. הר את שקע אספקת החשמל DC לתוך החלק האקרילי שש הלוח האחורי ולתקן את המחבר לאספקת החשמל. לאחר מכן, באמצעות דיאגרמת חיווט ותוויות כדי להימנע מהתקנת החיבורים בצורה הפוכה, חבר את בקרי המנוע, מנועי הצעדים, עצירות הקצה, התנור והתרמוקופול, לסיכות המתאימות שלהם.בדיקות קו כרוכות בשימוש בסדרה של פקודות תנועה, הנקראות G-code, כדי להדפיס תכלת הלוך ושוב על לוחית הבנייה בתבנית בסיסית כדי להעריך מאפייני תריס בודדים, כגון עובי או עקביות. פרמטרי ההדפסה המשמשים עבור בדיקות הקו נכללים בטבלה. ליצירת עצמים תלת-ממדיים מורכבים, יש להזין את העצם להדפסה בקובץ שפת tesselation סטנדרטי ל- Repetier ולפרוס אותו לקוד G תלת-ממדי להדפסה.הפרמטרים להדפסת עצמים תלת-ממדיים כלולים בטבלה. כדי לקבוע את הדיוק הממדי של מדפסת הבלטת ההמסה של ייצור התוסף המשמשת לניסויים אלה בכיווני X, Y ו- Z בעת הדפסת חומר מוצק למחצה, הודפסה קוביית הבלטה של סנטימטר אחד בסנטימטר אחד. הקובייה נסרקה אז תלת מימדית והשוותה באופן ממדי מול מחשב הקוביה המקורי בסיוע נתוני טיוטה.הדגם המקורי וסריקת תלת-ממד הושוו לאחר מכן באמצעות תוכנת Cloud Compare בקוד פתוח. לפני חיבור המערכת או הפעלת ספק הכוח, ודא כי החיווט נעשה כראוי ו שהוא נבדק על-ידי טכנאי מוסמך. ADDME היא פלטפורמה פתוחה הניתנת להתאמה אישית ללימוד תהליך ההמסה עם יישומים במזון וחסם הדפסה בתלת-ממד.

design-an-open-source-low-cost-bioink-food-melt-extrusion-3d

Research

JoVE Journal

Bioengineering

הנדסה ביולוגית

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

אנחנו פיתחתי שיטה בעלות נמוכה ודיגום מהיר של מכשירי הזרקת גומי אלסטומר נוזל יצוקים באמצעות מדפסות 3D הדוגמנות בתצהיר התמזגו לעיצוב עובש וייבוש שונה כמערכת הזרקת נוזל.

דיגום מהיר ועלות נמוכה של מכשירים רפואיים באמצעות 3D מודפס תבניות להזרקת נוזלים

כאן אנו מציגים פרוטוקול לבנות משאבת מזרק לחץ מבוקר כדי לשמש microfluidic יישומים. זו משאבת מזרק עשוי גוף מתוצרת additively, בחומרה הניתנת לרכישה, אלקטרוניקה פתוח. מערכת המתקבלת היא בעלות נמוכה, פשוט לבנות, ומספק זרימת נוזל מוסדרים היטב כדי לאפשר מחקר microfluidic מהירה.

תלת מימדי הדפסה של חומרים תרמופלסטיים כדי ליצור אוטומטית משאבות מזרק עם בקרת משוב עבור יישומים Microfluidic

מאמר זה מתאר שיטה להפיכת מדפסת תלת-ממד מסחרית בעלות נמוכה למדפסת תלת-ממדית חיידקית, היכולה להקל על הדפסה של מאפייני בדוגמת מילוי. כל ההיבטים הנחוצים של הכנת הביופלקטר והביו-דיו מתוארים, כמו גם שיטות אימות להערכת היווצרות ביואילאמים.

המשך תלת-מימדי של ביוריאמים מהונדסים עם מעשה-זה-בעצמך ביורינטר

המוצג כאן הוא שיטה עבור ביופסיה 3D של ג'לטין מתיאקריל.

פרוטוקולים של 3D ביוריטינג ג'לטין הידרוג'ל מבוסס-דיו

בכתב יד זה, אנו מדגימים את ההכנה של ביודיו הידרוג'ל ביו-היברידי המכיל גרפן לשימוש בהנדסת רקמות היקפיות. באמצעות חומר ביו-היברידי תלת-ממדי זה, מבוצע פרוטוקול ההתמיינות העצבית של תאי גזע. זה יכול להיות צעד חשוב בהבאת ביו-חומרים דומים למרפאה.

הכנה ואפיון של ביו-דיו הידרוג'ל ביו-היברידי תלת-ממדי מבוסס גרפן לנוירו-הנדסה היקפית

דשים מהונדסים דורשים רשת כלי דם פונקציונלית משולבת. בפרוטוקול זה, אנו מציגים שיטה לייצור דש רקמה מודפס בתלת-ממד המכיל רשת כלי דם היררכית ואת האנסטומוזות המיקרו-כירורגיות הישירות שלה לעורק עצם הירך של החולדה.

ייצור דשים וסקולריים מהונדסים באמצעות טכנולוגיות הדפסה בתלת-ממד

עיבוד גזירה במהלך היווצרות הידרוג'ל מביא לייצור מתלי מיקרוג'ל הדקים אך מתחדשים במהירות לאחר הסרת כוחות הגזירה. חומרים אלה שימשו כמטריצה תומכת להדפסה ביולוגית של מבנים מורכבים ועמוסי תאים. כאן מתוארות שיטות המשמשות לייצור המיטה התומכת והדיו הביולוגי התואם.

ג'ל נוזלי אגרוז שנוצר על ידי עיבוד גזירה במהלך הג'לציה להדפסה ביולוגית תלת ממדית מושהית

מחקר זה מציג אמבט תרחיף תת-מיקרוג'ל κ-carrageenan חדשני, המציג תכונות מעבר הפיכות מדהימות של שיבוש וביטול חסימה. תכונות אלה תורמות לבניית רקמות ואיברים ביומימטיים בהדפסה ביולוגית תלת-ממדית משובצת. ההדפסה המוצלחת של רקמות דמויות לב/ושט עם רזולוציה גבוהה וצמיחת תאים מדגימה יישומים באיכות גבוהה של הדפסה ביולוגית והנדסת רקמות.

הדפסה ביולוגית משובצת של מבנים דמויי רקמות באמצעות מדיום תת-מיקרוג'ל κ-Carrageenan

תמציות ממברנות בסיס מסיסות הן המטריצות הביולוגיות הנפוצות ביותר בחקר הסרטן, אך ההתנהגות הריאולוגית המורכבת שלהן מקשה על ההדפסה הביולוגית שלהן עם מערכות הדפסה ביולוגית זמינות מסחרית. עבודה זו מציגה אסטרטגיית הדפסה ביולוגית מותאמת אישית לייצור מבני מטריצה טהורים עם נאמנות צורה טובה הן בשכבה אחת והן בשכבות מרובות.

תכנון ואימות של מדפסת ביולוגית שחול נפחית להדפסה ביולוגית של תמצית קרום בסיס מסיס למחקר תרגומי

למדו כיצד לבנות את מדפסת ADDME, פלטפורמת הדפסה תלת-ממדית בקוד פתוח בעלות נמוכה ליישומים ביורפואיים ומזון. השיטה מספקת פתרון נגיש לחוקרים בתחומי ההנדסה הביורפואית והמזון.

עיצוב של מקור פתוח, ביודיו בעלות נמוכה ומזון נמס ההבלטה מדפסת תלת-ממד

גלה סרטונים נוספים