Name: Uma cadeia de processo de ferramental macio para moldagem por injeção de um componente 3D com Micro pilares (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-08-04T12:30:00.000+00:00
Duration: 5 min 32 s
Description: Aprenda a fabricar insertos para moldagem por injeção com manufatura aditiva, criando microestruturas em geometrias complexas. Este método reduz custos e tempo de usinagem para produção piloto.

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Este trabalho relata o trabalho realizado no âmbito do projeto "avançado de tratamento de superfície para dispositivos medicinais implantáveis activos" financiado pelo fundo de inovação Dinamarca. O autor reconhece com gratidão o apoio de treinamento inovador Europeu rede MICROMAN "Processo digital para zero-defeito MICROMANufacturing Net-forma", financiada pelo Horizonte 2020 programa-quadro de investigação e inovação da União Europeia União.

1. Insira a fabricação por aditivo fabricação (AM)
<ol><li>Desenha as cavidades necessárias pelo software de desenho assistido por computador (consulte Materiais complementares para arquivos usados neste trabalho). Nota: As inserções da manufatura diretamente na fase de construção sem suporte para evitar entortar as inserções durante a cura. A tolerância é de 0,05 mm.</li>
	<li>Escolha uma resina para polimerização de foto, em especial um que pode suportar o calor e a pressão durante a moldagem por injeção. Nota: A resina que escolhemos (ver Tabela de materiais) tem uma resistência de 56 MPa, alongamento na ruptura de 3,5%, uma resistência à flexão de 115 MPa, um módulo de flexão de 3350 MPa e uma temperatura de deflexão térmica de 140 ° C18.</li>
	<li>Homogeneizar a mistura de fotopolímero agravado (metacrilato de metilo proprietário e acrilamida, enrolado com um iniciador de foto do TiO2 com base) por um período mínimo de 30 minutos executando o cilindro de material em um rolo de garrafa molhado-laboratório, abanador de balão ou dispositivo de misturando similar.</li>
	<li>Prepare a máquina de polimerização de foto (tamanho de voxel de 16 µm):<ol>
<li>Para máquinas de AM de baixo para cima, verifique se o revestimento do IVA está intacta e completamente limpa.</li>
		<li>Para máquinas de cima para baixo, verifique se o sistema de limpeza para todos os defeitos.</li>
		<li>Inspecionar a fase de compilação e ajuste a placa de compilação usando uma folha de bitola de 100 µm para compensar correctamente a placa de compilação para o IVA.</li>
		<li>Pre-inflama a fonte de luz da máquina ferramenta se possível para atingir o estado estacionário temperatura antes de progredir. Esta temperatura deve ser de 65 ° C no motor de luz e 30 ° C no interior do IVA.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Importe a geometria para o software de preparação de trabalho. Siga as orientações do fabricante a máquina19.<ol>
<li>Atribua parâmetros de máquina apropriada para coincidir com o fotopolímero escolhido (luz intensidade e camada de espessura para a máquina utilizada).</li>
		<li>Execute a compilação com a maior resolução de máquina vertical (25 µm nesta pesquisa).</li>
	</ol>
</li>
	<li>Limpe as inserções impressas.<ol>
<li>Enxágue-os em isopropanol exposto ao banho de ultra-sons durante 3 min. Enxágue completamente três vezes e certifique-se de que nenhum resíduo de fotopolímero é deixado na superfície das pastilhas impressas.</li>
		<li>Permitir que o solvente evapore completamente em temperatura ambiente e definir as inserções num exsicador até secar durante a noite em temperatura ambiente.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Post curar as inserções secas usando UV luz pisca duas vezes, cada vez por 2000 pisca com uma frequência de 10 flashes por segundo (ver Tabela de materiais).</li>
</ol>2. moldagem por injeção de (IM)
<ol><li>Instale o módulo de injeção micro em uma máquina de injetoras convencionais (ver Tabela de materiais). Nota: No nosso caso, o módulo de injeção tinha um parafuso montado em um ângulo de 45°, diâmetro do parafuso era 8 mm, sendo a força de aperto 100 kN.</li>
	<li>Monte as inserções em placas do molde.</li>
</ol><img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig1.jpg"> Figura 1: máquina de injeção com moldes. (a) ao lado de injeção é montado com as placas. A inserção é destacada por um círculo vermelho. (b) o lado móvel é montado com as placas com pino de ejeção. A inserção é destacada por um círculo vermelho. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57335/57335fig1large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<ol start="3"><li>Para explicar as variações durante o processo de impressão, faça manualmente modificações ligeiras as inserções necessárias para montar o molde.</li>
	<li>Dane-se as placas do molde na máquina.</li>
	<li>Grânulos de PE de carga para o funil.</li>
	<li>Defina o parâmetro de máquina Tmolde a 60 ° C, Tbarril a 175 ° C e Vinjeção em 65 mm/s. Aguarde tempo suficiente de resfriamento para a parte ser desenformada.</li>
	<li>Aquece o parafuso em 31 ° C, 155 ° C, 165 ° C, 170 ° C e 175 ° C, de 1 para a 5ª sessão. Quando a temperatura de fusão é de 175 ° C, começa a moldagem por injeção de precisão. Uma vez que a cavidade é preenchida, manter a pressão de embalagem de 300 bar durante 5 segundos compensar o encolhimento do PE.</li>
	<li>Abra o molde e permitir que o pino de ejeção empurrar a parte de PE fora do lado móvel da inserção. Se a parte de PE é pinçada na pastilha, tire a parte com a mão.</li>
	<li>Pare a máquina a 100 ciclos de moldagem por injeção (um ciclo é definido de quando o molde é fechado até que a parte é ejectada).</li>
</ol>3. avaliação da qualidade
<ol><li>Medir o diâmetro e a profundidade dos furos sobre as inserções antes de moldagem por injeção por um microscópio digital20 de exploração do laser. Medir em ambas as inserções; em cada inserção, medir quatro buracos em duas áreas com diferente distância ao portão "perto do portão" e "longe do portal".</li>
</ol><img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig2.jpg"> Figura 2: medida áreas destacadas na imagem das pastilhas CAD. (a) a inserção lateral móvel correspondem os traseiros da réplica; (b) ao lado de injeção corresponde aos lados topo da réplica. O portão de injeção localiza-se no centro. Duas áreas com distância de diferença para o portão, "longe do portal" e "perto do portão" são comparadas na pesquisa. (Esta figura foi modificada de Zhang et al . 201722) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57335/57335fig2large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<ol start="2"><li>Medida de diâmetro e a altura dos pilares nas pontas controladas obtidas de moldagem por injeção. Nota: Agrupar as peças de PE obtidas em lotes de 10 peças; ou seja, 1-10 é o 1º lote, 11-20 é o lote 2; até o último pedaço. Usar uma amostra aleatória em cada lote e fazer as medições na parte superior e laterais traseiras; de cada lado, meça quatro pilares em duas áreas com diferente distância ao portão ("perto do portão" e "longe do portal").</li>
	<li>Analise os dados com a assistência de processamento de software21 a fim de obter as dimensões da imagem.</li>
</ol>

<ol><li>Doan, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Low-Cost+Photolithographic+Fabrication+of+Nanowires+and+Microfilters+for+Advanced+Bioassay+Devices%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors%22%5BJournal%5D)">Low-Cost Photolithographic Fabrication of Nanowires and Microfilters for Advanced Bioassay Devices.</a> Sensors. 15 (3), 6091-6104 (2015).</li>
<li>Lucchetta, G., et al. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/271833481_Effect_of_injection_molded_micro-structured_polystyrene_surfaces_on_proliferation_of_MC3T3-E1_cells">Effect of injection molded micro-structured polystyrene surfaces on proliferation of MC3T3-E1 cells.</a> Express Polymer Letters. 9 (4), 354-361 (2015).</li>
<li>Hu, H., Tian, H., Shao, J., Ding, Y., Jiang, C., Liu, H. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0960-1317/24/9/095027/meta">Fabrication of bifocal microlens arrays based on controlled electrohydrodynamic reflowing of pre-patterned polymer.</a> Journal of Micromechanics and Microengineering. 24 (9), 095027(2014).</li>
<li>Kolind, K., Dolatshahi-Pirouz, A., Lovmand, J., Pedersen, F. S., Foss, M., Besenbacher, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+combinatorial+screening+of+human+fibroblast+responses+on+micro-structured+surfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">A combinatorial screening of human fibroblast responses on micro-structured surfaces.</a> Biomaterials. 31 (35), (2010).</li>
<li>Wilkinson, C. D., Riehle, M., Wood, M., Gallagher, J., Curtis, A. S. G. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0928493101003964">The use of materials patterned on a nano- and micro-metric scale in cellular engineering.</a> Materials Science and Engineering C. 19 (1-2), 263-269 (2002).</li>
<li>Hansen, H. N., Hocken, R. J., Tosello, G. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0007850611002101">Replication of micro and nano surface geometries.</a> CIRP Annals. 60 (2), 695-714 (2011).</li>
<li>Metwally, K., Barriere, T., Khan-Malek, C. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/s00170-015-7602-4">Replication of micrometric and sub-micrometric structured surfaces using micro-injection and micro-injection compression moulding.</a> International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 83 (5-8), 779-789 (2016).</li>
<li>Nian, S. -C. <a target="_blank" href="http://www.hanser-elibrary.com/doi/abs/10.3139/217.2790">Novel embossing system for replicating micro-structures on curved surfaces.</a> International Polymer Processing. 29 (3), 364-370 (2014).</li>
<li>Bissacco, G., et al. <a target="_blank" href="http://orbit.dtu.dk/en/publications/application-of-functional-nanopatterning-to-polymer-medical-micro-implants(bfcd89e2-27be-48aa-a5d6-a33ef8125567).html">Application of functional nano-patterning to polymer medical micro implants.</a> Proceedings of the 4m/icomm2015 Conference. , (2015).</li>
<li>Diaz Lantada, A., Piotter, V., Plewa, K., Barie, N., Guttmann, M., Wissmann, M. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/s00170-014-6333-2">Toward mass production of microtextured microdevices: Linking rapid prototyping with microinjection molding.</a> International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 76 (5-8), 1011-1020 (2015).</li>
<li>Volpato, N., Solis, D. M., Costa, C. A. <a target="_blank" href="https://www.inderscienceonline.com/doi/abs/10.1504/IJMPT.2016.073616">An analysis of Digital ABS as a rapid tooling material for polymer injection moulding.</a> International Journal of Materials and Product Technology. 52 (1-2), 3-16 (2016).</li>
<li>Mischkot, M., Hansen, H. N., Pedersen, D. B. <a target="_blank" href="http://orbit.dtu.dk/en/publications/additive-manufacturing-for-the-production-of-inserts-for-micro-injection-moulding(9c55c6b1-5641-4654-9b5c-29ebd7ed8f46).html">Additive manufacturing for the production of inserts for micro injection moulding.</a> Proceedings of Euspen's 15th International Conference & Exhibition. , (2015).</li>
<li>Zhang, Y., Hansen, H. N., Sørensen, S. <a target="_blank" href="http://orbit.dtu.dk/files/123116383/Injection_molding.pdf">Injection molding of micro pillars on vertical side walls using polyether-ether-ketone (PEEK).</a> Proceeding of 11th International Conference on Micro Manufacturing. , ICOMM. Orange County, California, USA. (2016).</li>
<li>Zhang, Y., Mischkot, M., Hansen, H. N., Hansen, P. <a target="_blank" href="http://orbit.dtu.dk/files/106717230/Replication_of_microstructures.pdf">Replication of microstructures on three-dimensional geometries by injection moulding of liquid silicone rubber.</a> Proceedings of the 15th International Conference on Metrology and Properties of Engineering Surfaces, ASPE, March 2015. , ASPE. Charlotte, NC, USA. (2015).</li>
<li><a target="_blank" href="http://envisiontec.asia/wp-content/uploads/2016/09/MK-MCS-P3MiniMulti-V01-FN-EN.pdf">Envisiontec Perfactory MML with ERM. Technical Specifications Document no. MK-MCS-P3MiniMulti-V01-FN-EN</a>. , EnvisionTEC GmbH. (2018).</li>
<li>Switching to FDM to Build Thermoforming Molds Reduces Cost From $1200 to $100. , Stratasys. Available from:
 <a target="_blank" href="http://www.stratasys.com/resources/case-studies/commercial-products/xerox-thermoforming">http://www.stratasys.com/resources/case-studies/commercial-products/xerox-thermoforming</a> (2016).</li>
<li>Hofstätter, T., Mischkot, M., Pedersen, D. B., Tosello, G., Hansen, H. N. <a target="_blank" href="http://orbit.dtu.dk/files/124304068/4682.pdf">Evolution of surface texture and cracks during injection molding of fiber-reinforced, additively-manufactured, injection molding inserts.</a> Proceedings of ASPE Summer Topical Meeting 2016: Dimensional Accuracy and Surface Finish in Additive Manufacturing. , (2016).</li>
<li>Perfactory® Material. , EnvisionTEC Gmbh. Available from:
 <a target="_blank" href="https://envisiontec.com/wp-content/uploads/2016/09/MK-MTS-HTM140IndustrialIV-V01-FN-EN.pdf">https://envisiontec.com/wp-content/uploads/2016/09/MK-MTS-HTM140IndustrialIV-V01-FN-EN.pdf</a> (2017).</li>
<li>Software Manual, 2010. , EnvisionTEC Gmbh. Available from:
 <a target="_blank" href="https://digfablab.wikispaces.com/file/view/Getting+started.pdf">https://digfablab.wikispaces.com/file/view/Getting+started.pdf</a> (2010).</li>
<li><a target="_blank" href="http://www.techsansystem.co.kr/image/4100/OLS4100_.pdf">Olympus LEXT OLS4100 laser scanning digital microscope Manual</a>. , Olympus. (2018).</li>
<li>SPIP™ - Analytical Software for Microscopy. , Image Metrology. Available from:
 <a target="_blank" href="https://www.imagemet.com/products/spip/">https://www.imagemet.com/products/spip/</a> (2017).</li>
<li>Zhang, Y., Pedersen, D. B., Gøtje, A. S., Mischkot, M., Tosello, G. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1526612517300993">A soft tooling process chain employing additive manufacturing for injection molding of a 3d component with micro pillars.</a> Journal of Manufacturing Processes. 27, 138-144 (2017).</li>
</ol>

Os autores não têm nada para divulgar.

Este método é adequado para a fabricação de pastilhas para polímero as peças com formas complexas. Ele substitui a cavidade do molde de aço de ferramenta na máquina com um conjunto de inserções de ferramenta macio feito de polímeros de moldagem por injeção. o tempo de usinagem e o custo é reduzido em comparação com usinagem de metal convencional; Portanto, o ciclo de produção é encurtado. Essa cadeia de processo é apropriada para produtos em produção de escala intermédia (a partir de 1000-10.000 ciclos por injeção, moldagem ou similar), mas alta variação no design. Além disso, para inserções de impressas 3D, sem placas de molde especial são necessárias. Placas de moldagem de injeção comercial padrão foram compradas e usinadas para caber as inserções.
Com a tecnologia atual estado, macio de ferramental falha por um mecanismo distinto17. O mecanismo de falha foi identificado para ser ligada a temperatura de deflexão do calor da inserção da ferramental macio e a decomposição foi identificada para ser devido a gases. Portanto, o passo mais crítico é escolher a resina certa para as inserções produzido pela fabricação aditiva. A propriedade térmica e mecânica determina a vida dos implantes, ou seja, quantos ciclos pode suportar durante a moldagem por injeção. Ele também determina o intervalo de polímero moldado; a temperatura do molde do polímero moldado não deve ser superior à temperatura de deflexão do inserir material.
O segundo passo crítico no protocolo é o design da inserção. Devem ser seguidas as regras gerais de projeto de moldes e peças mecanicamente fracas devem ser evitadas em inserir um polímero impresso 3D; caso contrário, a vida útil da ferramenta será afetada devido a falhas como rachaduras.
A qualidade da superfície das peças moldadas por injeção obtidas é limitada pelo processo de fabrico aditivo aplicado. Pós-processamento como decapagem química é uma solução possível para melhorar a qualidade da superfície. Precisão as características de superfície é outra questão devido ao processo de fabricação aditiva.
Esse método irá criar a possibilidade para a criação de características de micro na superfície de forma livre real em uma novas demandas de reunião da plataforma de produção industrial. Portanto, esse método tem o potencial para ser aplicado e investigado para aplicações em relação a seguinte geração dispositivos médicos que requerem recursos micro em formas complexas, por exemplo, em conexão com dispositivos médicos ou dispositivos responsável14 . Este método irá facilitar a criação de valor através de despesas significativamente reduzidas para produções de série de volume de pequeno para médio e afetar positivamente a escala de tempo para a produção do vão entre 1-10 dispositivos individuais e real da produção em massa. Isso abrirá novos produtos de alto valor e soluções de design.

O método apresentado visa fabricação de superfície complexa com características micro por um processo de macio-trabalho feito com ferramentas, ou seja, usar aditivo fabricação de polímero para produzir pastilhas para moldagem por injeção do polímero. Em outras palavras, partes de polímero com superfícies funcionais são injeção moldada por inserções de polímero.
Funcionalidades de superfície podem ser realizadas por características micro; por exemplo, Doan et al 1 e Luchetta et al 2 demonstrar superfícies funcionais no campo da biologia celular e Hu et al. 3 mostra um exemplo de elementos de óptica, etc. Um tipo de superfície característica, pilares micro, tem sido pesquisado intensamente para promover a proliferação celular. Eles são capazes de reforçar a ligação entre os tecidos proliferados e a superfície se os pilares micro são estampados em determinadas maneiras4,5.
Replicações de polímero de características de micro têm sido intensamente estudadas, e moldagem de precisa pode ser alcançada por muitos processos6. Por exemplo, et al . Metwally relatou alta fidelidade entre as peças moldadas e molde para a replicação de características de micro e micro sub superfícies planas7.
Existem muitos protocolos para fabricação de pilares micro ou recursos; no entanto, a maioria deles só pode ser aplicada em superfícies planas ou superfícies com curvatura constante. Por exemplo, Nian et al 8 mostrou que características micro poderiam ser alcançadas por estampagem quente em uma superfície curva. Esses protocolos não são adequados para formas complexas com superfícies tridimensionais, exigidos pela maioria dos dispositivos de vida real. Aparentemente, a fabricação de um três dimensional cavidade com micro características na superfície desafios atuais protocolos; Enquanto isso, ejeção das peças pode falhar por pilares de proporção elevada sobre uma superfície complexa se forem não perpendicular à direção de desmoldagem. Bissacco et al 9 usado insertos de molde 3D e obtidos recursos sub micro por injetoras; em seu estudo, especificidades sub micro com uma baixa proporção foram geradas por um processo de anodização de alumínio e replicadas com êxito pelo polímero em um componente do complexo.
Os pesquisadores tentaram envolvem fabricação aditiva nas cadeias de processo para replicação de polímero para atingir a superfície textura projetada. Lantada et al descreveram uma cadeia de processo que começa a partir de protótipos de AM e em seguida emprega técnicas de revestimento para a obtenção de insertos de molde metálico para10de moldagem por injeção. Peças de polímero produzidas por AM tem provadas ser directamente aplicável como molde insere11,12, que é o processo de macio das ferramentas apresentado neste protocolo.
Em nosso trabalho anterior, demonstrámos que Ø4 µm PEEK pilares (alta de 2 µm) foram com sucesso demolded em uma parede vertical por13de moldagem por injeção. Neste protocolo, o produto investigado é um anel com quatro dentes, cada um caracterizado por ter um ângulo de 60°. Este produto tem sido estudado por Zhang et al . 14, onde características micro foram introduzidas com a implementação de placas pré-fabricadas de níquel, e pilares micro (Ø4 µm) com relação de aspecto de 0,5 foram obtidas por moldagem por injeção de borracha de silicone nas pontas.
O método apresentado, características micro podem ser obtidas em superfícies complexas, criadas por uma corrente de processo ferramental macio. Cavidades de molde de aço são substituídas por um conjunto de inserções feitas por IVA AM baseados em foto-polimerização. Comparado ao metal AM, Fotopolímero com base estou a tecnologia é capaz de atingir maior precisão15. Além disso, o tempo de usinagem e o custo é reduzido significativamente em comparação com processos de trabalho feito com ferramentas convencionais baseados em usinagem CNC. De acordo com um recente estudo de caso16, usando macio-ferramental para termoformagem, o custo é reduzido em 91%, enquanto o tempo consumido é reduzido em 93%. Este protocolo é apropriado para produtos que exigem um design de alta flexibilidade e volume de produção intermediária. Provou-se que inserções fabricadas a partir de fibra de carbono reforçado fotopolímeros podem suportar até 2500 ciclos de polietileno antes de mofo visível deterioração17de injetoras. A escolha do material moldado por injeção é limitada pelas propriedades térmicas do fotopolímero escolhido para inserções. Polímeros com altas temperaturas de fusão não podem ser aplicados em uma cavidade de fotopolímero. Neste estudo, polietileno (PE) foi escolhido para realizar a teste de injetoras.

<table><tbody><tr><td>Resina fotopolimérica</td><td>EnvisionTec</td><td>HTM140 V2</td><td></td></tr><tr><td>Dispositivo de mistura de resina</td><td>IKA</td><td>Vortex Genius 3</td><td></td></tr><tr><td>impressora 3D</td><td>Envisiontec</td><td>Perfactory 3&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Unidade de flash de luz UV</td><td>EnvisionTec</td><td>Unidade</td><td></td>Otoflash</tr><tr><td>Polietileno</td><td>lyondellbasell</td><td>PE Purell 1840</td><td></td></tr><tr><td>Máquina de moldagem por injeção</td><td>Arburg</td><td>Allrounder 370A&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Processamento de imagem</td><td>SPIP</td><td>6.2.8</td><td></td></tr></tbody></table>

uma cadeia de processo de ferramental macio para moldagem por injeção de um componente 3d com micro pilares

A Soft Tooling Process Chain for Injection Molding of a 3D Component with Micro Pillars

O objetivo deste trabalho é apresentar o método de uma cadeia de processo de ferramental macio empregando fabricação de aditivo (AM) para a fabricação de pastilhas de moldagem por injeção com micro características da superfície. As inserções de ferramental macio são fabricadas pela Digital Light Processing (IVA foto polimerização) usando um fotopolímero que pode suportar temperaturea relativamente alta. A parte fabricada aqui tem quatro dentes com um ângulo de 60°. Micro pilares (Ø200 µm, relação de aspecto de 1) são arranjados nas superfícies por duas linhas. Moldagem por injeção de polietileno (PE) com as inserções de ferramental macio é usada para fabricar as partes finais. Este método demonstra que é viável para obter peças moldadas por injeção com microestruturas na geometria complexa por aditivas inserções de manufaturados. O tempo de usinagem e o custo é reduzido significativamente em comparação com processos convencionais de ferramental baseados em computador de usinagem de controle numérico (CNC). As dimensões das características micro são influenciadas pelo processo de fabricação de aditivo aplicado. A vida útil das pastilhas determina que este processo é mais adequado para a produção piloto. A precisão da produção inserções é limitada pelo processo de fabrico aditivo também.

A Figura 3 mostra as inserções fabricadas por AM e as partes de PE produzidas por moldagem por injeção. Duas fileiras de furos circulares foram verticais à superfície nas pontas (Figura 3 (b)). A dimensão nominal dos furos sobre as inserções é Ø200 µm e 200 µm em profundidade, com uma distância do centro-à-centro 400 µm. As estruturas de camada devido ao processo de AM são claramente visíveis. No canto inferior esquerdo linha há uma marca de dobramento visível, que teve lugar involuntariamente durante a preparação para SEM.
O processo de desmoldagem é ilustrado na Figura 4. Pilares não são paralelas à direção de desmoldagem. Nenhum pilar quebrando foi observado em todas as amostras estudadas (Figura 5). Neste sentido, a desmoldagem foi bem sucedida. Já é visível que os pilares na posição de longe-de-a-porta são notavelmente inferiores no lado superior devido a queda de pressão. Sobre o diâmetro, a diferença de posições não são tão importantes quanto a altura.
Figura 6 e Figura 7 ilustram como a replicação propagadas ao longo de 100 ciclos de moldagem por injeção. O grau de replicação é definido pelo quociente entre a dimensão dos pilares e a dimensão das pastilhas. Ao longo dos 100 ciclos, processo estável foi alcançado em cada posição em relação a replicação vertical e lateral. A dimensão dos furos sobre as inserções foram alterados após a moldagem por injeção, que confirmou esta conclusão. A altura dos pilares posicionado longe do portal foram menores do que aqueles colocados perto do portão, porque o fluxo de polímero aumenta sua viscosidade quando aumenta o comprimento do fluxo.
Os parâmetros de moldagem de injeção eram variados dentro do intervalo permitido pelo folha de dados material. Na janela do processo explorada, a maioria das pistas chegadas a mais de 80 ciclos, confirmar que a vida útil da ferramenta de AM insere não foi afetada na janela processo explorados. No entanto, rachando ocorreu para as inserções para o lado de injeção em alguns testes, quando a pressão de injeção era alta. Isto é devido a parte central da inserção é muito mais fino.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig3.jpg"> Figura 3: inserções e réplicas. (a) inserções produzidas pelo processo de fabrico aditivo formam a cavidade do molde; uma réplica de polietileno (PE) produzida por moldagem por injeção é exibida. As marcas da régua de referência são milímetros; números marcam centímetros. (b) microscópio eletrônico de varredura (MEV) imagem mostra a superfície da pastilha; (c) SEM imagem mostra a superfície das peças feitas por moldagem por injeção do PE. ((a) e (b) ter sido modificado de Zhang et al . 201722) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57335/57335fig3large.jpg" target="_blank">clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig4.jpg"> Figura 4: sucesso desmoldagem. A desmoldagem foi bem sucedida, apesar de pilares não são paralelas à direção de desmoldagem. (a) fechem moldes e moldes (b) abrir para desmoldagem. (Esta figura foi modificada de Zhang et al . 201722) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57335/57335fig4large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig5.jpg"> Figura 5: imagem SEM a visão lateral de um aleatório tine. As posições de quatro investigadas são rotuladas na imagem. (Esta figura foi modificada de Zhang et al . 201722) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57335/57335fig5large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig6.jpg"> Figura 6: grau de replicação de altura da coluna. O grau de replicação da altura do pilar é definido pela altura da Pilar/profundidade do furo. O valor médio do grau de replicação nas quatro posições foi exibido em cada lote. Uma amostra selecionada aleatoriamente foi medida em cada lote. As posições de quatro são "Back-far" para a posição longe do portão no lado traseiro, "Back-perto" para a posição perto do portão no lado traseiro, "Top-far" para a posição longe do portal para o convés, e "Top-perto" para a posição perto do portão no lado superior. (Esta figura foi modificada de Zhang et al . 2017 22) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57335/57335fig6large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig7.jpg"> Figura 7: grau de replicação do diâmetro da coluna. O grau de replicação do diâmetro pilares é definido pelo diâmetro do pilar/diâmetro do furo. O valor médio do grau de replicação nas quatro posições foi exibido em cada lote. Uma amostra selecionada aleatoriamente foi medida em cada lote. As posições de quatro são "Back-far" para a posição longe do portão no lado traseiro, "Back-perto" para a posição perto do portão no lado traseiro, "Top-far" para a posição longe do portal para o convés, e "Top-perto" para a posição perto do portão no lado superior. (Esta figura foi modificada de Zhang et al . 2017 22). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57335/57335fig7large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>

Um protocolo para a fabricação de pastilhas para geometria complexa com características micro em superfícies empregando fabricação de aditivo (AM) de moldagem por injeção é apresentado.

Uma cadeia de processo de ferramental macio para moldagem por injeção de um componente 3D com Micro pilares

The purpose of this paper is to present the method of a soft tooling process chain employing Additive Manufacturing (AM) for fabrication of injection ...

Esse método pode ajudar a abordar questões-chave no campo de fabricação, como reduzir o tempo e o custo de usinagem para a produção piloto. A principal vantagem dessa técnica é que os microrecursos podem ser alcançados em superfícies de peças complexas graças à manufatura aditiva. Demonstrativo da parte de manufatura aditiva será o Dr. David Bue Pedersen, que é pesquisador sênior e Federico, que é estudante de doutorado, Michael, que é técnico, fará as peças de moldagem por injeção.Primeiro, use um software de design auxiliado por computador para projetar a inserção. Aqui estão as representações do lado móvel e do lado de injeção de um molde para produzir o anel com quatro dentes. Os dentes estão em um ângulo de 60 graus.A tolerância de fabricação é de 1/20 de milímetro. Em seguida, prepare a resina para fotopolimerização. Misture bem seus componentes em um dispositivo de mistura por 30 minutos.Para a fabricação, escolha uma máquina de fotopolimerização. Inspecione o estágio de construção e certifique-se de que a máquina esteja configurada corretamente para a etapa de fabricação. Importe o design e execute a construção na resolução vertical mais alta da máquina.Após a fabricação, leve as inserções impressas para limpá-las. Coloque-os em isopropanol em um banho ultrassônico por três minutos, três vezes. Depois que o solvente evaporar à temperatura ambiente, coloque as inserções em um dessecador em temperatura ambiente.Recupere as inserções e cure-as duas vezes com lanternas UV. Quando terminar, remova as inserções. Este é um exemplo das inserções neste ponto.Para avaliá-los, use um microscópio digital de varredura a laser. Meça o diâmetro e a profundidade de quatro furos próximos ao portão no inserto do lado móvel e no lado da injeção. Além disso, faça medições em quatro furos distantes do portão.Essas imagens de microscópio fornecem exemplos da inserção lateral móvel e da inserção lateral de injeção neste estágio. A imagem SEM ilustra a qualidade da superfície. Trabalhe com uma máquina de moldagem por injeção convencional.Certifique-se de que o módulo de microinjeção esteja instalado. Em seguida, trabalhe com as inserções e placas de molde. Em seguida, carregue a tremonha com grânulos de polietileno.Nos controles, defina os parâmetros da máquina e aguarde o tempo de resfriamento para que a peça seja desmoldada. Aqueça o parafuso durante a primeira à quinta sessão. Quando a temperatura de fusão for de 175 graus Celsius, inicie a moldagem por injeção precisa.Uma vez preenchida a cavidade, mantenha uma pressão de enchimento de 300 bar por cinco segundos. Em seguida, abra o molde. Deixe o pino de ejeção empurrar a peça para fora.Este é um exemplo da peça moldada com este protocolo. Cem ciclos foram executados. Para avaliar as peças moldadas, retorne ao microscópio digital de varredura a laser.Os pilares são obtidos na superfície. Meça o diâmetro e a altura dos pilares nas linhas rastreadas em duas áreas a distâncias diferentes do portão. Esta é uma imagem de micrografia eletrônica de varredura da superfície do inserto fabricada por manufatura aditiva.Para comparação, aqui está uma imagem SEM da peça de polietileno produzida por moldagem por injeção. As dimensões nominais dos furos no inserto são de 200 micrômetros de diâmetro e 200 micrômetros de profundidade. Esta é uma comparação da altura do pilar dividida pela profundidade do furo, conhecida como grau de replicação da altura do pilar.Os lotes estão em grupos de 10 na ordem produzida na tiragem de 100 peças produzidas. Os valores são de uma amostra escolhida aleatoriamente de cada grupo. Barras de cores diferentes referem-se a diferentes posições na pastilha.Aqui está um gráfico análogo para o grau de replicação do diâmetro do pilar. O diâmetro do pilar dividido pelo diâmetro do furo. Esses gráficos demonstram que o processo foi estável em cada posição ao longo de 100 ciclos.A dimensão dos furos nas peças permaneceu inalterada após a moldagem por injeção, o que apóia a conclusão. Essa técnica abriu caminho para pesquisadores na fabricação e processamento de polímeros explorarem o processo de ferramentas macias. Possibilita a criação de microfeatures em superfícies de forma livre na nova plataforma de produção que atende às demandas industriais.

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Nós apresentamos dois processos para a microfabricação dos chips porosa de polímero para tridimensional cultivo celular. O primeiro é de estampagem a quente combinado com um processo de soldagem solvente vapor. A segunda usa um processo desenvolvido recentemente microthermoforming combinado com tecnologia de iões pista levando a uma significativa simplificação de fabricação.

Microfabricação de Chip porte Andaimes para tridimensional de cultivo celular

A vaporização de um processo de componentes sacrificial (Vasc) é usado para o fabrico de estruturas microvasculares. Este procedimento utiliza fibras de poli (ácido láctico sacrificiais) para formar microcanais oco com posicionamento preciso geométrica 3D fornecido por placas de guia de microfabricação laser.

Processo de fabricação de microestruturas tridimensionais usando vaporização de um componente sacrificial

Tridimensionais (3D) vigas mistas microstructured são fabricados através da infiltração dirigida e localizada de nanocompósitos em redes porosas microfluídicos 3D. A flexibilidade deste método de fabrico permite a utilização de diferentes materiais termo-endurecíveis e nanopartículas, a fim de alcançar uma variedade de 3D funcional reforçados nanocompósito produtos macroscópicos.

Fabricação de tridimensionalmente microestruturadas nanocompósitos através Microfluidic Infiltração

Nós desenvolvemos um método de baixo custo e prototipagem rápida de dispositivos de injeção de borracha elastômero líquido moldados usando impressoras 3D de modelagem por fusão e deposição de projeto de moldes e um secador modificado como um sistema de injeção de líquido.

Prototipagem rápida e de baixo custo de Dispositivos Médicos Usando 3D impresso moldes para moldagem por injeção líquida

Aqui nós apresentamos um protocolo para construir uma bomba de seringa pressão controlada para ser usado em aplicações de microfluidic. Esta bomba de seringa é feita de um corpo aditivamente manufacturado, prateleira hardware e eletrônica de código-fonte aberto. O sistema resultante é simples de construir, de baixo custo e proporciona o fluxo de fluido bem regulado para habilitar a pesquisa rápida microfluidic.

Tridimensional de impressão de materiais termoplásticos para criar automatizado bombas de seringa com controle de gabarito para aplicações microfluídicos

Apresentamos uma tecnologia que utiliza o conjunto assistido pela capilaridade em uma plataforma microfluida para padronizar objetos microdimensionados suspensos em um líquido, como bactérias e coloides, em matrizes prescritas em um substrato de polidimetilsiloxano.

Padronização de Microrganismos e Micropartículas através da Montagem Sequencial assistida pela Capilaridade

O protocolo demonstra um método conveniente para produzir fluxo oscilatório harmônico de 10-1000 Hz em microcanais. Isso é realizado interligando um diafragma de alto-falante controlado por computador ao microcanal de forma modular.

Montagem e Caracterização de um Driver Externo para a Geração de Fluxo Oscilatório Sub-Kilohertz em Microcanais

Este protocolo apresenta um procedimento de desmoldagem aprimorado para a técnica de fundição dupla de polidimetilsiloxano (PDMS), introduzindo o óleo de silicone como uma barreira não adesiva entre as camadas de PDMS. Ao contrário dos métodos de modificação de superfície química ou de plasma, essa abordagem não requer equipamentos especializados ou caros, tornando-a uma alternativa mais acessível e econômica.

Fundição dupla aprimorada de polidimetilsiloxano (PDMS) via tratamento com óleo de silicone para replicação de microestrutura densamente compactada

Descrevemos métodos para cultura de folículos ovarianos em um novo molde de agarose livre de andaimes que complementa a gametogênese in vitro .

Produção e uso de moldes de agarose personalizáveis para cultura de folículos ovarianos de camundongos sem andaimes

Nós apresentamos métodos para a fabricação de microestruturas com padrões de nanotubos de carbono alinhados verticalmente (CNT), e sua utilização como moldes de mestre para a produção de microestruturas de polímero com a textura da superfície organizada em nanoescala. As florestas CNT são densificados por condensação de solvente na superfície do substrato, o que aumenta significativamente a sua densidade de embalagem e permite autodirigido formação de formas 3D.

Fabricação, Densificação e Replica Moldagem de Microestruturas de Nanotubos de Carbono 3D

Aprenda a fabricar insertos para moldagem por injeção com manufatura aditiva, criando microestruturas em geometrias complexas. Este método reduz custos e tempo de usinagem para produção piloto.

Uma cadeia de processo de ferramental macio para moldagem por injeção de um componente 3D com Micro pilares

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