Interaktywny montaż modelu molekularnego z drukiem 3D

Druk 3D jest coraz bardziej dostępną i dostępną technologią. Protokół ten może być używany do drukowania i składania fizycznych modeli molekularnych, które zachowują dynamiczne właściwości rzeczywistych układów molekularnych. Interaktywność z modelami molekularnymi zwykle ogranicza się do pokazania łączności.

Druk 3D może otworzyć eksplorację konformacji w tym pociągu i ruchu molekularnego w różnych skalach. Trudno jest oddać ruch w statycznym manuskrypcie. Dlatego cenna jest możliwość zobaczenia, w jaki sposób modele mogą być drukowane, składane i manipulowane.

Aby przygotować pliki modelu do druku 3D, należy pobrać dostarczone dodatkowe pliki stereolitografii i przesłać je do komputera z programem slicer. Zaimportuj jeden z plików carbon_atom_SP3, atomów wodoru lub wiązań węgiel-węgiel do programu slicer i wybierz format milimetrowy dla jednostek, jeśli opcja jest dostępna. Kliknij przycisk Importuj w panelu modeli w oknie głównym i zaimportuj zarówno pliki atomu wodoru z podwójnym dnem, jak i z podwójnej góry atomu wodoru z przeglądarki plików wynikowych.

Aby przeskalować zaimportowany model do żądanego rozmiaru, kliknij dwukrotnie model graficzny na ekranie głównym, aby otworzyć panel edycji modelu, który umożliwia translację, obracanie i skalowanie modelu docelowego. Aby zduplikować modele w celu wygenerowania szyku modelu, wybierz opcję Zduplikuj modele z menu Edycja i wprowadź liczbę części modelu w oknie dialogowym. Kliknij przycisk Wyśrodkuj i Rozmieść w panelu modeli w oknie głównym, aby rozmieścić modele w pobliżu środka platformy konstrukcyjnej, a następnie użyj opcji Dodaj z panelu procesu okna głównego, aby ustawić odpowiednie ustawienia przetwarzania modelu dla wydruków docelowych.

Następnie pokrój model na warstwy drukowania, aby wygenerować ścieżkę narzędzia G-Code i kliknij przycisk Przygotuj do druku w oknie głównym. Aby przygotować drukarkę do wydruku modelu, należy pokryć powierzchnię nieogrzewanego stołu drukarki niebieską taśmą malarską i za pomocą kleju w sztyfcie nałożyć cienką warstwę polimeru na taśmę. Następnie umieść wentylowaną obudowę nad łożem drukarki, aby zminimalizować prądy powietrza, które mogą zakłócać wyżarzanie wydruku.

Po wydrukowaniu wyjmij wydrukowane części z łoża drukarki i usuń struktury tratwy lub ronda z podstawy części, jeśli są używane. Przetarto podstawę części modelu papierem ściernym o średniej lub drobnej ziarnistości, aby usunąć wszelkie pozostałe dołączone włókna tratwy. Przeszlifuj podstawę części modelu carbon_atom_SP3 papierem ściernym o ziarnistości od 120 do 320, aby usunąć wszelkie wady powierzchni.

Następnie wygładź powierzchnię papierem ściernym o ziarnistości 320 i użyj szmatki do polerowania, aby wypolerować powierzchnię do pożądanego wykończenia. Gdy wszystkie elementy zostaną wypolerowane, włóż końce łącznika wiązania węgiel-węgiel i części modelu atomu wodoru do gniazd na częściach modelu carbon_atom_SP3 zgodnie z żądaną topologią wiązania. Ściskanie części modelu razem, aż usłyszysz słyszalne kliknięcie.

Po połączeniu pojedyncze wiązanie powinno swobodnie obracać się wokół tego połączenia bez rozdzielania, a następnie zmontować resztę wydrukowanych części zgodnie z pożądaną strukturą molekularną, wypełniając dowolne otwarte gniazdo częścią modelu atomu wodoru, aby nasycić wszystkie carbon_atom_SP3 części modelu. W przypadku cykloheksanu przypominającego pierścień, umieść pierścień z częścią modelu o wiązaniu węgiel-węgiel między carbon_atom_SP3 częściami modelu. Poniżej przedstawiono części niezbędne do skonstruowania interaktywnego modelu molekularnego.

Sześć atomów węgla, sześć wiązań węgiel-węgiel i 12 atomów wodoru. Te jednokolorowe wodory drukują się w czasie krótszym o około 50 do 60% ze względu na brak nowej struktury osłony szlamu i brak retrakcji polimeru podczas przełączania między aktywnymi ekstruderami. Zmontowane struktury cykloheksanu są funkcjonalnie równoważne, nawet jeśli wydruki z podwójnego ekstrudera wydają się wyglądać na umiarkowanie bardziej wyrafinowane.

Modele PLA są stosunkowo bardziej wyrafinowane niż modele ABS prosto z drukarki. Obróbka acetonem zapewnia gładkie wykończenie o wysokim połysku. Należy pamiętać, że aceton może również rozpuszczać wewnętrzne struktury podporowe i modele z defektami warstw, jednak powodując zawalenie się modelu.

Wszystkie zmontowane struktury cykloheksanu są w stanie zginać, zniekształcać i przyjmować odpowiednie konformery w ten sam sposób. Najmniejszy z tych modeli jest najbardziej podatny na wady druku, co sprawia, że ten rozmiar jest potencjalnie zbyt mały i nie jest zalecany bez dostosowania względnego rozmiaru części. Chociaż drukowanie jest powolne, duże modele są potencjalnie bardziej efektywne w komunikacji podczas wykładów.

Ponieważ atomy mogą łatwo obracać się względem siebie, struktury mogą być zniekształcone, aby zatrzasnąć się w różnych reprezentatywnych konformerach cykloheksanu. Podobnie jak w symulacjach molekularnych, basen konformacyjny krzesła jest ograniczony, co ogranicza dostępne ruchy, podczas gdy struktury w basenie łodzi mogą płynnie uzyskiwać dostęp do różnych konformacji łodzi i łodzi skrętnych. Przygotowanie stołu drukarki jest niezbędne, aby zapewnić dobrze przylegającą pierwszą warstwę.

Bez tej warstwy wydruk prawdopodobnie się nie powiedzie. Protokół ten podaje model cykloheksanu jako przykład, ale każdy interaktywny model nasyconych węglowodorów można wydrukować i złożyć z dostarczonymi plikami stl.