Drie-dimensionale afdrukken van thermoplastische materialen maken geautomatiseerd injectiespuit pompen met controle van de Feedback voor Microfluidic toepassingen

Deze methode kan helpen om onderzoek mogelijk te maken in elk vakgebied dat precisie vloeistofbehandeling vereist, inclusief moleculaire, cel- en systeembiologie, chemische technologie en microfabricage. Het grote voordeel van deze aanpak is dat we in staat zijn om goedkope drukgeregelde spuitpompen te fabriceren. Deze techniek zou geld kunnen besparen over een breed scala aan disciplines.

Deze techniek toont hoe we additieve fabricage kunnen koppelen met open-source elektronica om een nuttig stuk laboratoriuminstrumentatie te maken. Om te beginnen, downloadt u de STL-ontwerpbestanden uit de aanvullende bestanden van deze publicatie. Bereid deze bestanden voor op het afdrukken door ze te openen in een softwarepakket dat is gewijd aan de conversie van STL-modelbestanden naar uitvoerbare instructiesets voor de gebruikte 3D-printer.

Zorg ervoor dat de juiste software wordt gebruikt, aangezien sommige printers eigen software vereisen, terwijl anderen mogelijk direct vanuit het STL-bestand kunnen afdrukken. Druk vervolgens de plastic componenten af met acrylonitrielbutadieenstyreen met een hoogwaardige 3D-printerinstelling. Als andere veelgebruikte 3D-printmaterialen worden gebruikt, zoals polymelkzuur of andere thermoplastische elastomeren, zorg er dan voor dat de afgewerkte mechanische eigenschappen vergelijkbaar zijn.

Zodra dit voltooid is, verwijdert u de afgedrukte onderdelen van het afdrukplatform van de 3D-printer. Verwijder de afgedrukte ondersteunende structuur van de afgewerkte onderdelen. Maak de afgedrukte componenten glad door alle ruwe randen met schuurpapier glad te maken.

Voor de beste resultaten, gebruik schuurpapier met een korrelgrootte onder 220. Zorg ervoor dat alle componenten glad zijn voordat u ze monteert en zorg ervoor dat alle zeven onderdelen zijn afgedrukt. Bevestig de stapmotor aan een draadstang met behulp van een motoras z-as flexibele koppeling met stelschroeven.

Zorg ervoor dat de stapmotoras de draadstang aandrijft zonder slip voordat u verdergaat. Verbind de spuitplatform met de motorconnector door de verbindingspennen van het spuitplatform stevig in de bijbehorende gaten bovenop de motorconnector te drukken. Bevestig de twee onderdelen door vier 16 millimeter schroeven door de motorconnector te bevestigen.

Plaats nu twee lineaire kogellagers en een 0,8 millimeter zeskantmoer in de openingen op de onderkant van de reizigersduw. Lijn de draadstang op de motorconnector uit door de 0,8 millimeter zeskantmoer in de reizigersduw. Plaats vervolgens de twee lineaire assen door de reizigersduw in de motorconnector.

Plaats nu twee zeskantmoeren in de zeshoekige ruimtes van het motorconnectorstuk en gebruik vervolgens twee 16 millimeter schroeven om de verbindingen vast te zetten waardoor de lineaire assen niet kunnen bewegen. Plaats het kogellager in de middelste opening van de eindstop. Verbind de eindstop met de geassembleerde componenten.

Plaats twee zeskantmoeren in de zeshoekige ruimtes van het eindstopstuk en gebruik vervolgens twee 16 millimeter schroeven om de verbindingen vast te zetten om de eindstop aan de assemblage te bevestigen. Bevestig vervolgens het spuitplunger vrouwelijke connectorstuk aan het reizigersduwstuk met behulp van twee stalen vergrendelingsmoeren en twee 16 millimeter schroeven. Plaats een 10 milliliter spuit op de bovenkant van de pomp.

Zorg ervoor dat de kop van de plunjer is uitgelijnd in de uitsparing van het spuitplunger vrouwelijke connectorstuk en dat de bovenkant van de spuitcilinder is vastgezet in de gleuf van de motorconnector. Plaats nu het spuitplunger mannelijke connectorstuk in de spuitplunger vrouwelijke connector. Verbind de spuitklem met het spuitplatform met behulp van twee zeskantmoeren en twee 35 millimeter schroeven, waarbij u ervoor zorgt dat de spuitcilinder in de gleuf van de spuitklem is vastgezet.

Zorg ervoor dat er een strakke pasvorm is tussen de mannelijke en vrouwelijke componenten die de plunjer op zijn plaats houden. Ga door met de voorbereiding van de microfluïdische apparaat zoals beschreven in het tekstprotocol. Om de assemblage van het spuitpompsysteem te beginnen, verwijdert u 80%van de lengte van de draadisolatie en afscherming van de elektrische kabel van de druksensor met behulp van een scheermes.

Wees voorzichtig bij het snijden om ervoor te zorgen dat de draden niet worden aangetast boven de gewenste lengte. Nadat de isolatie en afscherming zijn verwijderd, verbindt u de draden met mannelijke rechthoekige connectoren. Gebruik een vergelijkbare aanpak, verwijder een tot twee centimeter van de draadisolatie van de aders van een stapmotor en verbind de draden met mannelijke rechthoekige connectoren.

Bevestig nu de spuit op de inlaatzijde van de druksensor. Verbind de 22 gauge doseernaald op de uitlaatzijde van de druksensor. Schuif een uiteinde van 0,51 centimeter diameter buis over de 22 gauge doseernaald die aan de druksensor is bevestigd.

Schuif het andere uiteinde van de buis over een 22 gauge doseernaald die kan worden aangesloten op het microfluïdische apparaat. Verbind vervolgens de naald met de inlaatpoort van het microfluïdische apparaat. Verbind de uitlaatpoort van het microfluïdische apparaat met een afvalisput met behulp van een 22 gauge naald en 0,51 centimeter diameter buis vergelijkbaar met de verbinding van de inlaatpoort.

Verzamel vervolgens de elektronische circuit op een prototype breadboard volgens het diagram in het tekstprotocol. Verbind de draden van de stapmotor met de stapmotor driver. Verbind vervolgens de draden van de druksensor en de stapmotor driver met het breadboard.

Verbind nu het uitgangssignaal van het breadboard met de analoge ingangspoort op de microcontroller. Verbind de logica-invoerpoorten van de stapmotor driver met de digitale poorten op de microcontroller. De stap-invoer op de stapmotor driver is verbonden met een poort met pulsbreedtemodulatie van digitale poorten op de microcontroller, aangeduid met een tildeteken.

Verbind de voeding met het breadboard zoals weergegeven in de tekst. Stel vervolgens de voeding in op 10 volt voor het breadboard en de stapmotor driver. Om de spuitdrukpompen te bedienen, opent u eerst de Integrated Development Environment of IDE voor de open-source microcontroller.

Download de Timer. h en ExcelStepper. h bibliotheken naar de IDE-bibliotheekmap van de microcontroller.