Summary
لقد ابتكرنا طريقة لمنخفض التكلفة والنماذج الأولية السريعة من المطاط الصناعي والمطاط حقن السائل الأجهزة مصبوب باستخدام تنصهر ترسب النمذجة الطابعات 3D لتصميم قوالب ومجفف تعديل كنظام حقن السائل.
Abstract
اللدائن خاملة بيولوجيا مثل السيليكون والمواد مواتية لتصنيع الأجهزة الطبية، ولكن يمكن تشكيل وعلاج هذه اللدائن باستخدام عمليات حقن صب السائل التقليدية تكون عملية مكلفة بسبب تكاليف الأدوات والمعدات. ونتيجة لذلك، فقد كان تقليديا غير عملي لاستخدام حقن صب السائل لتكلفة منخفضة، وتطبيقات النماذج الأولية السريعة. لقد ابتكر طريقة لإنتاج سريع ومنخفضة التكلفة من السائل حقن المطاط الصناعي مصبوب الأجهزة التي تستخدم الطابعات تنصهر ترسب النمذجة 3D لتصميم قوالب ومجفف تعديل كنظام الحقن. انخفاض التكاليف والوقت الذي يستغرقه السريع في هذه التقنية خفض حاجز لتصميم النماذج وتكرارا الأجهزة المطاط الصناعي المعقدة. علاوة على ذلك، وضعت نماذج CAD في هذه العملية يمكن تكييفها لاحقا لتصميم القوالب المعدنية والأدوات، مما يتيح عملية انتقال سهلة لعملية حقن صب التقليدية. وقد استخدمنا هذه التقنية لتصنيع intravagتحقيقات إينال التي تنطوي على هندستها معقدة، فضلا عن overmolding على أجزاء معدنية، وذلك باستخدام الأدوات المتاحة عادة داخل مختبر البحوث الأكاديمية. ومع ذلك، هذه التقنية يمكن تكييفها بسهولة لخلق السائل حقن مصبوب الأجهزة للعديد من التطبيقات الأخرى.
Introduction
وغالبا ما تستخدم حقن صب السائل (LIM) (المعروف أيضا باسم حقن صب رد فعل) لتصنيع أجهزة المرنة من اللدائن الحرارية، ولكن تكاليف الأدوات والمعدات عالية تتطلب قدرا كبيرا من المتابعة أمام استثمار رأس المال 1. علاوة على ذلك، يمكن أن يكون تحديا تقنيا LIM ومكلفة لتنفيذها في الحالات مع هندسة ومتطلبات overmolding المعقدة. ونتيجة لذلك، فإنه عادة ما يكون غير عملي لاستخدام LIM التقليدية في أحجام منخفضة للغاية أو مع تصاميم الجهاز في مرحلة مبكرة التي غالبا ما تتكبد التنقيحات تكرارية.
الإجراء نموذجية للمواد المرنة حقن صب ينطوي على حقن السائل مونومرات في الضغوط حوالي 150 رطل في قالب صب استخدام الآلات المتخصصة 2. يتم التحكم في درجات الحرارة والضغوط لضمان تدفق الصفحي ومنع الهواء الوقوع في القالب 3. المواد الخام وعادة ما تكون أنظمة علاج من جزئين، مثل البلاتين علاج السيليكون، ريتم الاحتفاظ قبعة في غرف منفصلة ودرجة الحرارة التي تسيطر عليها قبل الحقن. يتم ضخ كل من مكونات المواد الخام إلى غرفة خلط الضغط العالي الذي يغذي لاحقا في تجويف القالب. ويتحقق علاج بسبب وجود عامل حفاز، وكذلك درجات الحرارة نحو 150-200 درجة مئوية 4. وعادة ما يتم تشكيله قوالب من الصلب أو الألومنيوم إلى التحمل دقيقة لإنشاء ختم جيدة حول حواف فراق 3،5. للأسف، هذه العملية هو عادة أكثر ملاءمة لتصنيع أكبر نطاق معين تكاليف الأدوات العفن عالية، فضلا عن اشتراط أنظمة حقن ومراقبة ردود الفعل المتخصصة.
لالنماذج الأولية السريعة من مادة البولي يوريثين (PU) قطع، فمن الممكن استخدام المجسمة (SLA) لإنشاء الماجستير العفن وإنتاج السيليكون المطاط العفن 6،7. ومع ذلك، هذه التقنية ليست مناسبة للovermolding لأنه من الصعب تحقيق محاذاة دقيقة من مكونات overmolded، كما هو سيليكون، من خلالتصميم، وليس بنية جامدة. وعلاوة على ذلك، وإنتاج الأجهزة مع هندستها معقدة، مثل invaginations أو أقسام من تجويف، من الصعب أو المستحيل. شرط لخطوط فراق العفن معقدة أو دقيقة ورقيقة عناصر جامدة في كثير من الأحيان لا يتعارض مع عملية صب المطاط السائل.
عمليات النماذج المذكورة أعلاه الإنتاج على نطاق وأو وقت متأخر من مرحلة غالبا ما تكون غير عملي للمرحلة الأولى من تطوير الجهاز الطبي الذي بحاجة الى بعض الأجهزة التي يتم إنتاجها لإثبات صحة المفهوم والجدوى في الدراسات الإنسانية، كما هو الحال في كثير من الأحيان في مختبر الأكاديمية وبدء بيئات الشركة. عدم وجود بدائل غالبا ما يعني أنه حتى التنمية في مرحلة مبكرة من شأنه أن تتكبد تكاليف عالية، وتتطلب العديد من المطورين الجهاز للحد من وظائف الجهاز أو وضع التنمية في الانتظار بينما يتم جمع الأموال الإضافية. هذا يساهم في تباطؤ مثيرة لعملية التنمية منذ جزء كبير من الأجهزة الطبية إعادة تنفيذ كراس من الميزات المعقدة. ومن الصعب أيضا لتمويل التنمية مكلفة من هذه الأجهزة منذ غالبا ما لم يثبت إثبات صحة مفهوم بيانات حتى الآن. واجهنا هذا حاجز في مشروع المختبر مؤخرا في هذا، والذي ينطوي على تطوير سيليكون التحقيق مهبلى مع أجهزة الاستشعار البصرية والكهربائية overmolded التي تتطلب معلومات سرية مثل كوب لتتوافق مع هندستها عنق الرحم المحدد. عملية الموضحة في هذه المقالة يوثق محاولتنا للتحايل على هذه الحلقة المفرغة وبسرعة تصل إلى إثبات صحة مفهوم للأجهزة الطبية LIM.
تقنية هو موضح في الشكل 1 يفكك عملية LIM في 5 أنشطة رئيسية: (1) تصميم قوالب والإنتاج، (2) والتجمع قالب (3) المطاط الصناعي الاختلاط، (4) حقن المطاط الصناعي، و (5) والمطاط الصناعي وعلاج demolding.
خريج "العرض =" 600 "/>
. الرقم 1 بروتوكول نظرة عامة على البروتوكول، والذي ينطوي على: (1A) خلق العفن باستخدام أدوات التصميم بمساعدة الحاسوب، (1B) 3D الطباعة القطع العفن، (2) تجميع القطع العفن باستخدام قضبان مترابطة ومسامير، ( 3) خلط المطاط الصناعي السائل وتحميله في حقنة، (4) حقن المطاط الصناعي السائل في القالب باستخدام مجفف تعديل، (5A) علاج المطاط الصناعي في فرن التحكم في درجة حرارته، و(5B) demolding الجهاز المطاط الصناعي الشفاء من القطع العفن.
قالب تصميم ينطوي تطوير الماجستير العفن في التصميم بمساعدة الكمبيوتر (CAD) والبرمجيات، الطرح للسيد العفن من كتلة صلبة وتعريف خطوط فراق العفن. يتم إنشاؤها قطع قالب ثم تجميعها باستخدام مسامير وقضبان، والمكسرات التي تحتوي على مكونات overmolded المتمركزة في تجويف القالب. المطاط الصناعي Mixin الجويةز ينطوي على الجمع بين أجزاء A و B من المواد الخام والتفريغ لإزالة المساحات الفارغة المحتملة في هذه المادة. المقبل، حقن المطاط الصناعي ينطوي على ملء ضغط يحركها من تجويف القالب، تليها المعالجة المطاط الصناعي في فرن درجة الحرارة التي تسيطر عليها لضمان يشابك الكيميائية لسلاسل البوليمر.
كسر عملية حقن صب في هذه الخطوات تمكننا من التخلي عن أجهزة LIM التقليدية لصالح بدائل منخفضة التكلفة. على سبيل المثال، بدلا من قالب بالقطع المعدنية أو صب قالب مطاط السيليكون من الماجستير العفن، تم إنشاء القوالب التي تم إنشاؤها من البروتوكول وصفها في هذه المخطوطة من الستايرين الأكريلونيتريل (ABS) البلاستيك باستخدام النمذجة تنصهر ترسب (FDM) 3D 8،9 الطابعة. بالمقارنة مع بناء قوالب معدنية أو قوالب جيش تحرير السودان، FDM عموما هو عملية أرخص وأسرع. قوالب معقدة إلى حد ما يمكن طباعتها بسرعة على طابعة 3D في المنزل، أو المنتجة بثمن بخس من قبل واحدة من عقد العديد من المطبعة 3Dز الخدمات المتاحة. على سبيل المثال، تم استخدام مجمع ثمانية من قطعة 3D المطبوعة العفن للادلاء التحقيق مهبلى موضح في قسم النتائج وممثل هو مبين في الأرقام 14 و 15. جميع أجزاء لهذا العفن يمكن طباعتها في ما يقرب من 1.5 أيام على طابعة 3D في المنزل. المدد اللازمة للقوالب أبسط يمكن أن يكون بضع ساعات. طول العام من الوقت اللازم لجهاز النموذج الأولي باستخدام الطابعات بشركة 3D لخلق قوالب يشبه إلى الوقت اللازم ليلقي العفن من المطاط سيليكون، وخلق نموذج أولي من البولي يوريثين. ومع ذلك، وذلك باستخدام الطابعات بشركة 3D لخلق قوالب تسمح العديد من الأشياء التي لا يمكن بسهولة أن يتحقق باستخدام قالب سيليكون: (1) العديد من اللدائن الحرارية يمكن أن تستخدم قدمت العفن المطبوعة 3D يمكن أن يتسامح مع درجات الحرارة علاج المطلوبة، (2) هندستها معقدة يمكن أن تنشأ مع استخدام العديد من القطع العفن مختلفة وخطوط فراق، و (3) استخدام قطع قالب جامد يسمح دقيقة وreproduciمحاذاة بلي من مكونات overmolded داخل تجويف القالب.
بدلا من استخدام الآلة التقليدية LIM، والذي يجمع بين الاختلاط، والحقن، والعلاج، فمن الممكن استخدام خلاط مختبر لضمان خلط متجانسة، مجفف تعديل للحقن، وفرن التحكم في درجة حرارته القياسية لعلاج. تم إنشاء نظام حقن باستخدام مكونات جاهزة وينطوي على إضافة إيجابية خط العرض الضغط في المجفف الذي يصل إلى حقنة مليئة المطاط الصناعي المختلط. يتم التحكم في الضغط غرفة أعلى desiccators مقاعد البدلاء عادة عن طريق صمام ثلاثي بين الغرف، خط العرض فراغ، والغلاف الجوي. مجفف تعديل يضيف إيجابية خط العرض ضغط التغذية إلى الجزء الخلفي من المكبس المحاقن. وهذا يتيح إنشاء 40-50 رطل ضغط التفاضلية التي هي كافية لحقن مادة سائلة في تجويف القالب.
يسمح هذا الأسلوب لنا الم Ùم سيليكون تحقيقات مهبلى مع أجهزة الاستشعار البصرية والكهربائية overmolded لجمع إثبات صحة مفهوم البيانات لالمرحلة الاولى من التجارب السريرية. وقد تم اختيار سيليكون بسبب الحاجة لهمود البيولوجية وكذلك القدرة على تعقيم مع مجموعة متنوعة من أساليب 10،11. وعلاوة على ذلك، فإن الجهاز المطلوبة هندسة مثل كوب معقدة وغير تقليدية في غيض من التحقيق حيث توجد أجهزة استشعار على التفاعل مع عنق الرحم. من دون استخدام تقنية وصفها، كان يمكن أن يكون عملية أكثر تكلفة بكثير ومطولة لإنتاج هذه الأجهزة. هذا التكيف من عملية LIM يقلل من متطلبات التكلفة والمعدات بالمقارنة مع عملية LIM التقليدية، مما يجعل من عملية لاعتماد نهج السريع والمتكرر لتصميم الأجهزة المرنة.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
يصف هذا البروتوكول استخدام المصطلحات وميزات معينة في البرنامج سوليدووركس المستخدمة لتصميم قالب وخطوات الإنتاج، على الرغم من حزم البرامج الأخرى يمكن أيضا أن تستخدم لتحقيق نفس النتيجة.
1. تصميم القالب والإنتاج
- تصميم القالب الرئيسي لنطاق استخدام التصميم بمساعدة الكمبيوتر (CAD) والبرمجيات. وإجراءات محددة في قالب التصميم الرئيسي تختلف اعتمادا على هندسة معينة من الجهاز المطاط الصناعي المطلوب. وهذه الخطوات اللاحقة وتوضيح الخطوات الرئيسية التي تؤدي إلى القالب الرئيسي وتصميم القالب المحددة التي تشبه تقريبا الجهاز التحقيق مهبلى مبين في القسم نتائج ممثل.
- لتحديد تلميح التحقيق، إنشاء رسم 2D في الطائرة الحق الذي يحدد الحدود الداخلية والخارجية من شعاعي المقطع العرضي للهندسة مثل كوب مماثلة إلى الشكل 2A. استخدام "سمارت البعد" أداة رسملتحديد أبعاد رسم. مقيدة ضمان جميع هندستها بشكل مناسب وذلك بإضافة العلاقات بين عناصر كافية للرسم. عندما تنتهي من ذلك، إنهاء رسم.
الشكل 2. 2D CAD اسكتشات. أ) رسم 2D التي يمكن أن تدور شعاعيا حول المحور Y لإنتاج ميزة مثل كوب مماثلة لتلك التي على الجهاز التحقيق مهبلى. ب) الدمعة على شكل رسم 2D التي يمكن مقذوف من الطائرة في المنشور- مثل هيكل الذي يشكل مقبض الجهاز التحقيق مهبلى. ج) رسم المثال أن يخلق منطقتين في المقطع العرضي الشعاعي للمنطقة ميزة مثل كوب من القالب. سوف التخفيضات تدور بشكل انتقائي في منطقة 1 أو منطقة 2 حول المحور Y تسفر عن قطع قالب مختلف.- استخدام "تدور بوس / قاعدة" الميزة لرسم 2D تدور 360 درجة حول محور Y لإنتاج ميزة 3D يشبه الكأس. معالم و / أو مناطق بعينها للرسم يمكن اختيارها بشكل فردي لتدور بشكل انتقائي المناطق المرغوبة للرسم مع كل استدعاء لل"تدور بوس / قاعدة" الميزة.
- لتحديد التعامل مع لجنة التحقيق، إنشاء رسم 2D في الطائرة الأعلى الذي يحدد الحدود الخارجية لقطاع عريض من الهندسة مثل دمعة مماثلة إلى الشكل 2B. عندما تنتهي من ذلك، إنهاء رسم.
- استخدام "مقذوف بوس / قاعدة" الميزة لقذف معالم و / أو مناطق مختارة من رسم 2D في Y-الاتجاه. يمكن سحب مقذوف في كل من Y-الاتجاهات الإيجابية والسلبية، ويمكن أيضا أن تكون محددة لبدء / نهاية في الطائرات المحدد، السطوح، أو تعويضات ثابتة. تحديد البثق لبدء في قاعدة هندسة تشبه الكأس وتمتد بعيدا عن افتتاح الهندسة مثل الكأس.
- في ملف منفصل CAD، رسم جسم صلب المنشور مستطيلة كبيرة بما يكفي ليغلف سيد العفن.
- لتحديد منظور مستطيلة الشكل، وإنشاء مستطيل في رسم 2D في الطائرة الأعلى. ضمان المستطيل X-البعد أكبر من أوسع العفن الهندسة الماجستير في التوجيه وX-المستطيل في Y-البعد أكبر من أوسع العفن الهندسة الماجستير في Y-الاتجاه. عندما تنتهي من ذلك، إنهاء رسم.
- استخدام "مقذوف بوس / قاعدة" الميزة لقذف المنطقة محاطة المستطيل في رسم 2D في Y-الاتجاه. ضمان طول قذف أطول من أطول العفن الهندسة الماجستير في Y-الاتجاه.
- الجمع بين سيد العفن والمنشور مستطيلة لتشكيل السلبية العفن.
oad/51745/51745fig3highres.jpg "العرض =" 500 "/>
ويصور الشكل 3. إنشاء مقلب في CAD. رسومات CAD للسيد العفن (يمين) والعفن السلبية (يسار) لجهاز التحقيق مهبلى. يتم إنشاء القالب السلبية بطرح هندسة سيد العفن من منظور مستطيلة وسوف يكون في نهاية المطاف إلى تقسيم اثنين أو أكثر من قطعة وتصبح العفن وظيفية.
- استيراد سيد العفن في ملف CAD مع منظور مستطيلة. محاذاة سيد القالب بحيث يتم توسيط والمغطى بالكامل ضمن منظور مستطيلة.
- استخدام "الجمع بين" ميزة وحدد "طرح" نوع العملية لإنشاء تجويف القالب (الشكل 3).
- في حالة استخدام مع طابعة منخفضة الدقة 3D (معظم الطابعات بشركة 3D)، علما بأن معظم ميزات صغيرة قد لا تتم طباعة كما هي دون الحد الأدنى ميزة حجم الجهاز. وينبغي بالتالي، أشار الزوايا والحواف تكونتقريب باستخدام إما "فيليه" أو "الشطب" منذ هذه الميزات على ما يرام للغاية بالنسبة لطابعة للحل.
ملاحظة: إذا كان المطلوب overmolding، يجب أن تصمم أجزاء من تجويف القالب بحيث المكون overmolded يمكن وضعه ومقيدة داخل تجويف القالب. وهذا يمكن أن يتحقق من خلال تحديد أجزاء من القالب لتقديم أدلة محاذاة إلى مكون overmolded (الشكل 4).
الشكل 4. تصميم دليل محاذاة في القالب. انفجرت CAD الرسم من قاعدة العفن، والألياف البصرية أنبوب، ومكونات القطب. أنبوب الألياف البصرية والأقطاب يجب وضعه بدقة وovermolded لإنتاج مسبار مهبلى. تم تصميم أدلة المحاذاة في قاعدة قالب للسماح هذه المكونات لالبقاء في المكان في حين يتم حقن المطاط الصناعي السائل في تجويف القالب.
- تحديد خطوط فراق، والتي ستخفض القالب الى عدة قطع، ومن خلال ثقوب لقضبان مترابطة ومسامير لعقد قطعة العفن معا (أرقام 5 و 6). المكان المحدد خطوط فراق وقضيب من خلال الثقوب تعتمد على تنسيب النسبية لبعضها البعض داخل هندسة تجويف القالب.
. الرقم 5 القالب:. عرض انفجرت انفجرت CAD الرسم للجمعية العفن من أجل الانتهاء من الجهاز التحقيق مهبلى. هندسة تجويف القالب يحدد ليس فقط هندستها الخارجية من الجهاز التحقيق مهبلى النهائي، ولكن أيضا يوفر ترسيخ وتحديد المواقع نقطة لمكونات ليتم overmolded. على وجه التحديد، والعفنهندسة قاعدة والقطع العلوية اليمين واليسار والأعلى محاذاة أنبوب الألياف البصرية، ويوفر قاعدة القالب إدراجات لمواءمة الأقطاب على الجهاز النهائي.
. الرقم 6 مقلب: مشاهدة تجميعها الرسم CAD من التجمع العفن من أجل الانتهاء من الجهاز التحقيق مهبلى. سيتم حقن المطاط الصناعي السائل إلى البوابة وملء تجويف القالب قبل ان يصب في الخزان الفائض في الأعلى. تم تصميم فتحات يمتد من تجويف القالب إلى الخزان تجاوز بعناية في قطعة محاذاة العفن في الأعلى.
- ويتم اختيار خطوط فراق عادة في الطريقة التي يولد التماثلات الثنائية أو شعاعي. ينبغي أن تكون محددة لتجنب يخيم بعضها البعض في الاتجاه يفتح القالب، وضمان أن شفي تماما المطاط الصناعي دينائب داخل تجويف يمكن إزالتها من القالب.
- إنشاء خط فراق الثنائية عن طريق تحديد 2D رسم مستطيل في الطائرة الحق الذي يمتد من قاعدة هندسة مثل كوب إلى أعلى مقبض التحقيق. عرض المستطيل يجب أن يتجاوز عرض نهاية إلى نهاية القالب.
- استخدام "مقذوف قص" ميزة على رسم وتحديد قطع نحو سلبي X-الاتجاه لانتاج جزء واحد. تحديد قطع نحو إيجابي X-الاتجاه لانتاج الجزء الآخر يتكون من خط فراق الثنائية.
- مؤقتا "قمع" ميزة "مقذوف قص" الذي تم إنشاؤه للتو. الميزات يمكن قمعها أو غير مقموع لإخفاء أو تكشف آثارها إلى هندسة CAD العمل. في وقت لاحق سوف يتم استخدام تبديل انتقائية لمجموعة من "مقذوف قص" أو "تدور قص" ميزات لعزل كل جزء فردي من العفن.
- إنشاء و شعاعياخط فراق ymmetric لعزل القطع العفن في الجزء مثل كوب من تجويف القالب عن طريق تحديد رسم 2D في الطائرة لليمين. جانب واحد من رسم يجب أن يتبعوا محور Y بينما حواف أخرى من رسم الماضية ينبغي أن تمتد على حواف القالب في جزء متماثل شعاعيا من العفن. يجب أن يكون هذا المخطط أيضا خطوط أو المنحنيات التي قطع طريق المناطق الداخلية في شعاعي المقطع العرضي للهندسة مثل كوب، وتحديد اثنين أو أكثر من المناطق في شعاعي المقطع العرضي كما هو موضح في الشكل 2C.
- استخدام "تدور قص" ميزة على رسم، واختيار مناطق معينة يحددها رسم لإزالة أجزاء من العفن التي لم يتم المطلوب في الجزء المعزول. سوف مناطق غير محددة من رسم تبقى، مما أسفر عن الجزء المطلوب، بعد الانتهاء من قص تدور.
ملاحظة: إذا كان المطلوب overmolding، يجب خطوط فراق أيضا التأكد من أن المكون overmolded يمكن وضعه بسهولة في قالب قبل مباشرة صبن وإزالتها أيضا من العفن ما بعد المعالجة.
- تعريف من خلال ثقوب لقالب إما باستخدام "معالج هول" ميزة أو عن طريق تحديد الرسومات 2D دائرية في الطائرات العادية إلى السطح ومن ثم تطبيق ميزة "قص مقذوف" لتلك الرسومات (الأرقام 5 و 6). خلق من خلال الثقوب باستخدام معيار حجم ثقب التخليص، والتي تتطابق مع معيار قضيب مترابطة أو المسمار حجم المستخدمة.
- ويتم اختيار خطوط فراق عادة في الطريقة التي يولد التماثلات الثنائية أو شعاعي. ينبغي أن تكون محددة لتجنب يخيم بعضها البعض في الاتجاه يفتح القالب، وضمان أن شفي تماما المطاط الصناعي دينائب داخل تجويف يمكن إزالتها من القالب.
- تعريف البوابة في قالب إما باستخدام "معالج هول" ميزة أو عن طريق تحديد الرسومات 2D في الطائرات العادية إلى السطح ومن ثم تطبيق ميزة "قص مقذوف" لتلك الرسومات (الأرقام 5 و 6). البوابة مدخلا لالمطاط الصناعي ليتم حقنه في تجويف القالب ويجب أن يكون موجودا عادة نحو الجزء السفلي من تجويف القالب.
- تحديد واحد أو أكثر المخارج في مودينار إما عن طريق استخدام "معالج هول" ميزة أو عن طريق تحديد الرسومات 2D في الطائرات العادية إلى السطح ومن ثم تطبيق ميزة "قص مقذوف" لتلك الرسومات (الأرقام 5 و 6). فتحات تسمح المطاط الصناعي الزائدة لتصريف من تجويف القالب مرة واحدة فهي مليئة تماما لمنع تراكم الضغط. عادة أفضل مكان لوضع تنفيس هو بالقرب من أعلى القالب في المنطقة التي تؤدي إلى خزان فارغ للسماح تجاوز المطاط الصناعي لحمام السباحة.
- التأكد من أن سمك الجدار في كل مكان في القالب هو 1-1.5 سم على الأقل إذا كان يتم استخدام ABS البلاستيك لقوالب. يجب أن تكون الجدران جامدة بما فيه الكفاية أنها لن تشوه كبير أو تنهار عند قطع قالب تحت الضغوط الضغط من مسامير وقضبان مترابطة.
ملاحظة: سماكة جدار الزائدة أو يمكن إزالة الجدران الحاملة إذا رغبت لتسريع 3D الطباعة من القطع العفن غير الحمل. بالإضافة إلى ذلك، والجدران أرق وadditسوف أيون الأقسام تجويفه خفض المبلغ الإجمالي للمواد المستخدمة والتكاليف المرتبطة تلك المواد. تكون على علم بأن بعض الطابعات بشركة سوف نفعل ذلك بشكل افتراضي ويمكن أن تثبت لإضعاف جدران أكثر من المطلوب. - لكل قطعة العفن الذي هو المطلوب، وقمع أو unsuppress في "قص مقذوف" منها أو "تدور قص" ميزات لعزل ذلك الجزء الفردية من العفن. حفظ كل قطعة القالب كملف STL. أو ملف من نوع متوافق مع الطابعة 3D المستخدمة. تأكد من تحديد القرار مش المطلوب.
- تحميل ملفات المحكمة الخاصة بلبنان في الطابعة 3D. طباعة قطعة العفن والانتظار حتى يتم الانتهاء من العمل.
- إزالة أي مواد الدعم على قطعة القالب بعد الانتهاء من الطباعة.
ملاحظة: طابعات 3D تختلف في دقة الطباعة مع الأجزاء المطبوعة بشركة تتسم عموما القرار أسوأ من جيش تحرير السودان أجزاء المطبوعة. خشونة السطح ويمكن تخفيض بعد جزءا وقد طبع 3D إما عن طريق الرملي أوبواسطة ضوء العلاج الكيميائي حل كما هو موضح في قسم المناقشة.
2. الجمعية مقلب
- جلب قطعة العفن معا لتشكيل تجويف القالب حين محاذاة ثقوب من خلال. الشريحة قضبان مترابطة أو مسامير في الثقوب من خلال.
- اختياري: إذا overmolding، ضع المكونات ليتم overmolded في تجويف القالب حين تجميع القطع القالب (الشكل 7). إذا كان هناك قلق من مكونات overmolded يتحرك داخل تجويف خلال حقن المطاط الصناعي، وكمية صغيرة من السيليكون RTV لاصقة يمكن استخدامها لمؤقتا وضعيفة تأمين عنصر في داخل تجويف القالب. انتظر 15 دقيقة لاصقة سيليكون RTV لعلاج.
الرقم 7. محاذاة Overmolded المكونات. A) </ قوي> العفن تجميعها جزئيا تصور محاذاة اثنين من أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ، لوحة الدوائر المطبوعة صغيرة، وستة أقطاب في تجويف القالب. قطع قالب تحديد المواقع في الجزء العلوي من القالب مع invaginations في قاعدة القالب جسديا تقييد حركة جميع مكونات أثناء حقن المطاط الصناعي. B) عرض التكبير من أسفل محاذاة مكونات بالقرب من قاعدة القالب.
- توفر شركة ضغط على القالب باستخدام المكسرات على كل نهاية قضبان مترابطة. وهناك الجوز الثاني على كل نهاية ضمان تأمين المكسرات في مكانه و لا ترخي قبل الأوان. إذا باستخدام القوالب البلاستيكية التأكد من أن المكسرات هي راسخة في مكانها، ولكن ليس أكثر من تشديد، لمنع العفن تشوه.
- اختياري: ختم الثغرات مع سيليكون RTV وانتظر 15 دقيقة لعلاج. هذا ضروري فقط إذا تم استخدام قوالب الدقة أقل مثل تلك التي تنتج عن طريق FDM. القرار محدودة والتحمل الفقراء في خطوط فراق العفن قد خلق unwaالثغرات nted. بدلا من ذلك، تجانس السطح كما هو موضح في قسم النقاش يمكن استخدامها لتحسين تركيب خطوط فراق.
- اختياري: تطبيق الافراج عن القالب لتجويف القالب لجعل demolding أسهل. ومع ذلك، هذه الإرادة معطف الجهاز النهائي مع المواد الكيميائية الافراج عن القالب.
- خلق عداء أو ذرب لقيادة في بوابة العفن.
- إدراج بالتركيبة قفل محول الشائكة إلى الذكور في بوابة تجويف القالب. ضمان تناسب ضيق.
- ربط هذا إلى أنابيب مع محولات الشائكة والإناث بالتركيبة للانغلاق على كل نهاية. فإن الإناث محول بالتركيبة قفل تعرض على النهاية البعيدة من الأنبوب التكيف في نهاية المطاف إلى حقنة 50 مل مع الذكور بالتركيبة للانغلاق طرف.
3. غرفة حقن
- غرفة الحقن هو تعديل قبالة الجاهزة للاستخدام مجفف، وينبغي أن تنشأ قبل خلط المطاط الصناعي منذ وقت العمل من اللدائن جزئين بعد خلط محدودة. الشكل 8 يصور استخدامغرفة الحقن في عملية الحقن.
الرقم 8. إلاستومر حقن عملية. الرسوم المتحركة التي تصور أول التعديلات على مجفف المختبر القياسية لإنشاء غرفة الحقن، ومن ثم يصور التلاعب الضغوط لحقن المطاط الصناعي السائل من حقنة في قالب. الرجاء النقر هنا لعرض هذا الفيديو.
الرقم 9 هو التخطيطي الذي يصف كيفية تعديل مجفف لإنشاء غرفة حقن الانتهاء.
الرقم 9. الكرومتناول حقن غرفة. غرفة حقن بعد اكتمال التعديل المجفف. وصفت الخطوات المقابلة في الإجراء في الشكل.
انظر الشكل 10C 10D وللغرفة الحقن المستخدمة لصنع المسبار مهبلى.
- حفر اثنين من الثقوب في الغطاء العلوي من غطاء مجفف جدار الغرفة.
- في كل من ثقوب تثبيت فراغ تقييما من خلال الجدار تركيب الأنابيب التي تعبر المجففة جدار الغطاء ويخلق الختم.
ملاحظة: الشريط استخدام السليكوون أو أي نوع آخر من الأنابيب تسرب في الأنابيب المكونات مع اتصالات المناسب لضمان الأختام محكمة الغلق. استخدام المشابك أنبوب على أي محولات أنبوب الشائكة / تجهيزات لتعزيز الهواء ضيق ومنع أنابيب من الانزلاق. - تثبيت مقياس الضغط فراغ على السطح الخارجي للغطاء لرصد ضغط الغرفة. ويتحقق هذا من خلال ربط قياس الفراغ إلى واحد من الأنابيب والتجهيزات من خلال الجدار مع فراغ تقييما عبورصة البترول الدولية والتجهيزات أنبوب.
- تثبيت محول حقنة الجوية التي تديرها على الجانب الداخلي للغطاء في الطرف الآخر من خلال الجدار تركيب الأنابيب. ويتحقق هذا من خلال ربط محول المحقنة إلى الأنبوب من خلال الجدران المناسب مع فراغ تقييما الأنابيب والتجهيزات أنبوب.
- على الجانب الخارجي للجدار نفسه من خلال تركيب الأنابيب التي تحتوي على محول تعلق حقنة الجوية التي تديرها، وربط فراغ تقييما الأنابيب نقطة الإنطلاق المناسب. على فرع واحد من الأنابيب نقطة الإنطلاق المناسب، وربط مركب قياس الفراغ / الضغط للضغط خط الرصد حقن. على الفرع الآخر، وربط فراغ تصنيف ثلاثي L-صمام.
- الاتصال فرع واحد من ثلاثي L-صمام إلى طول أنابيب مما يؤدي إلى مصدر ضغط الهواء الإيجابي باستخدام الأنابيب والتجهيزات أنبوب. ترك الفرع الآخر من ثلاثية L-صمام لا علاقة لحظة.
- معظم desiccators لديها المدمج في ثلاثة اتجاهات-T-صمام على الحائط غرفة. إضافة أنابيب يربط فرع واحد من هذا الصمام لأنبوب المحمله المناسب. والفرع الآخر للصمام تبقى غير مترابطة وتتعرض لأجواء لأغراض التنفيس ضغط الغرفة.
- الاتصال فرع واحد من تركيب أنبوب الإنطلاق إلى طول الأنبوب متصلا بمصدر فراغ. ربط الفرع الآخر من الأنبوب المحمله المناسب لثلاثية فرع L-صمام مفتوحة من الخطوة 3.1.5 باستخدام طول أنابيب فراغ وتقييما الأنابيب والتجهيزات أنبوب.
4. خلط المرنة
- تحديد حجم تقريبي من المطاط الصناعي المطلوب من خلال دراسة حجم القالب الرئيسي ملف CAD. زيادة حجم بنسبة 5٪ لتصل إلى خسارة المطاط الصناعي عند نقل الحاويات بين في الخطوات المقبلة. حساب كمية من الجزء A والجزء B من المطاط الصناعي اللازمة استنادا إلى الشركة المصنعة اقترح خلط النسبة.
- وضع كوب من البلاستيك القابل للتصرف على نطاق وتزن الفارغة عليه. صب الجزء A والجزء B من المطاط الصناعي في البلاستيك والتخلص منهاج الكأس. وينبغي أيضا أن تضاف أي مواد التلوين أو إضافات على هذه الخطوة.
- ختم افتتاح كأس طريق سحب كيس من البلاستيك أكثر من ذلك وختم مع 3-4 الأربطة المطاطية.
- خلط لمدة 2 دقيقة مع خلاط الطرد المركزي لضمان خلط متجانسة. إذا كان الإعداد ديغا هو متاح، خلط 1-2 دقيقة إضافية على الإعداد ديغا. إذا خالط الطرد المركزي ليست متاحة، ومن ناحية الاختلاط يمكن استخدامها، ولكن قد يعرض المزيد من الهواء في الخليط.
- إعداد المطاط الصناعي حقن حقنة باستخدام كاب بالتركيبة قفل الإناث لاغلاق الجزء السفلي من حقنة 50 مل مع الذكور بالتركيبة للانغلاق طرف. تأمين ختم مع parafilm و1 الشريط المطاطي.
- نقل المطاط الصناعي من كوب من البلاستيك في بالتركيبة قفل حقنة 50 مل. إذا المطاط الصناعي والتشبث على جدران كوب من البلاستيك، واستخدام السكتات الدماغية واسعة لاكتساح المطاط الصناعي المتبقية التي يتشبث على جدران كوب من البلاستيك. تجنب العديد من السكتات الدماغية الصغيرة وذلك للحد من إدخال الهواء إلى الخليط.
- المرجعtional: ديغا والمطاط الصناعي بعد نقل الى حقنة في خلاط الطرد المركزي. وهذا يمكن أن تساعد في تسريع عملية التفريغ هو موضح في الخطوة 3.8.
- ختم المؤخر مفتوحة من 50 مل بالتركيبة قفل حقنة من قبل مع parafilm والشريط المطاطي.
- خلط مع ديغا وضع لمدة 30 ثانية لتسريع عملية التفريغ.
ملاحظة: قد لا يكون خلاطات الطرد المركزي محول مناسبة لعقد 50 مل المحاقن. قد تتطلب هذه الخطوة تصميم محول مخصص للخلاط الطرد المركزي، والتي يمكن أن يتم في CAD و 3D المطبوعة. - بعد الانتهاء، إزالة Parafilm والشريط المطاطي على مساعدات من الحقنة.
- وضع الحقنة مع المؤخر مفتوحة في مجفف وديغا لحوالي 30 دقيقة أو حتى يتم التخلص من فقاعات في المطاط الصناعي. الحرص على النظر في وقت العمل من المطاط الصناعي المستخدمة؛ سوف أقل اللدائن اللزوجة ديغا أيضا بسرعة أكبر. ثم إزالة حقنة من المجفف. </ لى>
- وضع حقنة الغطاس في المؤخر من حقنة أثناء إزالة الهواء المحبوس.
الرقم 10. إلاستومر خلط وحقن. A) وبعد المطاط الصناعي السائل ويتم خلط degassed، يتم إدخال المكبس حقنة في حقنة. تتم إزالة الهواء بين المكبس والمطاط الصناعي بمساعدة إبرة حقنة كما يتم إدخال المكبس. B) ويرد المحاقن مع المطاط الصناعي إلى القالب عند البوابة عن طريق وصلات بالتركيبة للانغلاق. C) وغرفة الحقن هو تعديل مجفف التي يمكن أن تولد ما لا يقل عن 40-50 رطل من الضغط عبر المكبس المحاقن مع المعونة من فراغ وإيجابية إمدادات ضغط الهواء. D) مقلب بعد حقن المطاط الصناعي باستخدام غرفة الحقن.
- دفع إبرة حقنة وحقنة الغطاس حسب الضرورة حتى لا يوجد عمود الهواء مرئية بين المكبس المحاقن والمطاط الصناعي. إذا كان مقبولا كميات صغيرة من المطاط الصناعي التسلل الماضية حافة الختم من المكبس.
- إزالة إبرة الحقنة.
5. حقن المرنة
- إزالة الأنثى كأب بالتركيبة للانغلاق على حقنة تحتوي على المطاط الصناعي جاهزة للحقن وربط-بالتركيبة قفل الذكور حقنة تلميح إلى الإناث محول بالتركيبة قفل تعرض على العفن تجميعها (الشكل 10B).
- تأمين محول حقنة الجوية التي تديرها على مساعدات من حقنة 50 مل مع لو الذكورإيه قفل طرف.
- وضع كل من العفن والحقنة تعلق في غرفة الحقن. عند هذه النقطة، ينبغي للغرفة حقن تبدو مشابهة إلى الشكل 11.
الرقم 11 المرنة الحقن:. ابتداء غرفة حقن صورت في بداية عملية حقن المطاط الصناعي المطاط السائل. ويتعرض كلا الجانبين من المكبس حقنة لضغط المحيطة.
- وضع غطاء على غرفة الحقن، وضمان أن يتم تشكيل ختم محكم.
- سحب النظام بأكمله داخل غرفة الحقن لفراغ.
الرقم 12. إلاستومرالحقن:. الأوسط اختتام صمام 3 بالقرب من الطريق السفلي من الغرفة حقن الأختام الإعداد ويسمح جانبي المكبس حقنة ليتم سحبها إلى الضغط السلبي.
- بدوره على حد سواء ثلاثي الصمامات على غرفة الحقن بحيث المصدر فراغ مستمر مع الغرفة مجفف وراء عمود من الهواء المكبس المحاقن.
- سحب ببطء فراغ حتى يتم تحقيق ما يقرب من -14.5 رطل (الشكل 12). ترك فراغ للحفاظ على هذا الضغط. سوف إزالة الهواء منع الفقاعات من التراكم في تجويف القالب وتساعد على تقليل المساحات الفارغة داخل الجهاز المطاط الصناعي.
- دفع الضغط الايجابي في المؤخر من المكبس المحاقن.
. الرقم 13 حقن المرنة:نهاية. يسمح تحول من 2 في اتجاه وصمام في أعلى الإعداد تطبيق ضغط الهواء الإيجابي وراء المكبس المحاقن، وتوليد ما لا يقل عن 40-50 رطل.
- تحويل ثلاثي L-صمام لكسر استمرارية بين المصدر الفراغ أثناء تأسيس اتصال بين الضغط الايجابي العرض الجوي ومساعدات من المكبس المحاقن.
- المنحدر تدريجيا الضغط الايجابي من العرض الجوي حتى يتم تحقيق ما لا يقل عن 25-35 رطل (الشكل 13). ارتفاع الضغوط ممكنة اعتمادا على قوة الاتصالات الأنابيب المستخدمة في أجهزة غرفة الحقن.
- انتظر حتى وصلت المكبس حقنة الجزء السفلي من حقنة أو حتى المطاط الصناعي يتدفق من فتحات القالب. هذه تشير إلى حقن كاملة.
- العودة غرفة الحقن مرة أخرى إلى الضغط الجوي.
- إيقاف كل من فراغ واللوازم إيجابية ضغط الهواء.
- تتحول تدريجياالثلاثة طريقة-L-صمام متصلا محول حقنة الجوية التي تديرها مرة أخرى حتى يتم إغلاقه إلى العرض الجوي ومفتوحة المصدر فراغ. وهذا ينبغي أن تنفيس عن الضغط الايجابي.
- تحويل ثلاثية T-صمام للتنفيس عن الضغط المتبقية في الغرفة إلى الضغط الجوي.
- إزالة العفن والاستعداد لعلاج المطاط الصناعي.
- فتح الغرفة وإزالة العفن.
- فصل محول حقنة الجوية التي تديرها من الجزء الخلفي من الحقنة.
- فصل حقنة وكذلك أنبوب مع محولي بالتركيبة قفل شوكة والإناث.
- وضع الإناث سقف بالتركيبة للانغلاق على نهاية الذكور المكشوفة من بالتركيبة قفل محول الشائكة إلى الذكور التي يتم تركيبها على البوابة لمنع العفن المطاط الصناعي من المتدفقة من تجويف القالب.
6. المرنة علاج وDemolding
- وضع القالب في فرن التحكم في درجة حرارته وعلاج المطاط الصناعي. استشارة مواصفات المصنع المطاط الصناعي لدetermine الوقت علاج ودرجة الحرارة. يتم الشفاء الخليط سيليكون لتحقيق مهبلى يتم شرحها عند 70 درجة مئوية لمدة 5 ساعة.
- مرة واحدة يتم الشفاء المطاط الصناعي، وإزالة العفن من الفرن.
- Demold الجهاز المطاط الصناعي شفي تماما.
- إزالة المكسرات وقضبان مترابطة أو مسامير من العفن.
- اختياري: إذا تم استخدام سيليكون RTV لاصقة لاغلاق الثغرات على حواف فراق، واستخدام مشرط لقطع برفق لاصقة سيليكون RTV حتى حواف فراق يمكن فصلها.
- استخدام مشرط لقطع وفصل الجهاز من مواد المطاط الصناعي اضافية عند البوابة أو فتحات. استخدام مشرط لقطع أي فلاش التي ربما تكون قد تشكلت في قالب حواف فراق.
- تنظيف القوالب مع مناديل والمذيبات غير مدمرة مثل ايزوبروبيل.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
العفن والتحقيق مهبلى في أرقام 14 و 15 يوضح نتائج ممثل الإجراء الوارد في هذه المادة.
الرقم 14. مقلب مجمعة بالكامل. تجميعها بشكل كامل قالب لجهاز التحقيق مهبلى.
الرقم 15. جهاز مهبلى التحقيق. النهائي جهاز التحقيق مهبلى. A) جبهة نظرا غيض مثل كوب من الجهاز. B) منظر جانبي من نفس الجهاز. يتكون هيكل مثل كوب من ستة أقطاب التيتانيوم overmolded فضلا عن أنبوب الفولاذ المقاوم للصدأ التي تقوم بدور فيمعاء مزر للمسبار الألياف البصرية.
يوصف استخدام محدد لهذا الجهاز في Etemadi آخرون 12،13. كانت ملفقة القالب المستخدم لإنشاء لجنة التحقيق مهبلى من المواد ABS430 باستخدام طابعة البعد uPrint زائد 3D. واحدة قالب لجنة التحقيق مهبلى المطلوبة حوالي 1 بكرة من المواد ABS430 بسعر 140 دولارا في بكرة. استغرق الأمر ما يقرب من 1.5 أيام لطباعة كل ثماني قطع من العفن.
تم استخدام الصف الطبية جزئين البلاتين علاج سيليكون المصممة للتطبيقات LIM (PN40029) في هذا التطبيق. Overmolded في سيليكون الأكبر هي أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ، وكابل USB تعديل، العديد من الأسلاك، وأقطاب التيتانيوم، التي تم الاحتفاظ بها في المكان خلال حقن السيليكون عن طريق مواءمة مصممة بعناية وهندستها لتحديد المواقع في قالب مخصص. تتعرض واحدة من أنابيب عند قاعدة الهيكل مثل الكاس على التحقيق مهبلى، ولها نافذة زجاجية في نهاية الأنبوب للعملباعتبارها وعاء للإناث لحزمة الألياف البصرية المستخدمة في القياسات البصرية. هذا هو ميزة الخارجية الوحيدة التي تم إضافتها بعد الشفاء من السيليكون وdemolded باستخدام عملية موثقة.
قد تختلف النتائج محددة اعتمادا على هندسة المطلوب وما إذا كان يلزم overmolding أم لا. يوضح التحقيق مهبلى أن إنشاء هندستها معقدة مثل بنية تشبه كوب رقيقة هو ممكن مع الطابعات بشركة 3D، على الرغم من بساطة هندستها من المرجح أن تتطلب قطع قالب أقل، أقل من المواد العفن، وسيكون أسرع إلى 3D الطباعة. استخدام دقة أعلى 3D تكنولوجيا الطباعة مثل جيش تحرير السودان قد تكون قادرة على توفير دقة أعلى، هندستها أدق، والتشطيبات السطحية متفوقة والتي قد تلغي الحاجة لإنهاء القوالب يدويا. باستخدام تقنية صفها، overmolding من عناصر كثيرة مختلفة ويمكن تحقيق طالما يتم تنفيذ تصميم القالب بعناية.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
جميع الخطوات المذكورة، وتصميم القالب الحذر هو الأكثر أهمية لتحقيق النجاح. يجب إنشاء القالب الرئيسي كهيئة متينة مع هندستها الخارجية يساوي الجهاز النهائي. ينبغي تعديل هذه هندستها لحساب أي انكماش المواد بسبب المطاط الصناعي المختار وكذلك دقة الطابعة 3D والتحمل. وضع خطوط فراق العفن ومن خلال ثقوب لقضبان مترابطة ومسامير وتعتمد على بعضها البعض. إضافة خطوط فراق يزيد عدد درجات الخطية والتناوب من حرية التجمع العفن. من خلال الثقوب وقضبان مترابطة ومسامير تعمل على تقييد نفسها هذه درجة من الحرية. يجب تصميم القالب بحيث يقيد كل درجة الخطية والتناوب الحرية عند تجميعها بشكل كامل، في حين تمكن إزالة جهاز المطاط الصناعي شفي تماما عندما تتم إزالة تقييدا قضبان مترابطة ومسامير. إذا كان شفي المطاط الصناعي هو معقول تشوه مطاطيا، وخطوط فراق ويمكن تعريف هذه رميزات قبعة المتراكمة بعضها البعض قليلا منذ الجهاز شفي تماما ويمكن دفع أو انسحبت من قطعة القالب. وإذا رغبت مكونات overmolded، يجب تصميم القالب أيضا توفير ميزات تحديد المواقع لتقييد حركة مكونات overmolded في قالب تجميعها بشكل كامل. خطوط فراق العفن وينبغي اختيار بعناية لتقليل عدد القطع العفن والتي هي ضرورية لإنتاج المطاط الصناعي الجهاز المطلوب. التقليل من عدد القطع العفن وخطوط فراق يقلل من احتمال تشكيل فلاش ويقلل من عدد من من خلال الثقوب اللازمة للضغط القطع العفن خلال التجمع العفن. من تجربتنا، والعفن ABS يستمر حوالي 20 الاستخدامات قبل ترتدي البلاستيك ABS بها، والشقوق، أو بسبب الضغوط يجنن الانضغاطية ودورات التدفئة.
مرة واحدة وقد طبعت قطعة العفن باستخدام الطابعات بشركة 3D، ويمكن إجراء العديد من التعديلات على قطعة القالب. في بعض الحالات، قد قطع قالب مصنوع من الطابعات بشركة 3D لديها insufficieقرار الإقليم الشمالي لإنتاج أسطح دافق تماما على خطوط فراق، مما أدى إلى وجود فجوة صغيرة يمكن أن تؤدي إلى تشكيل فلاش فضلا عن تسرب السائل المطاط الصناعي. إذا حدث هذا، واستخدام طبقة رقيقة من السيليكون RTV على خطوط فراق من العفن تجميعها يمكن منع تسرب السائل المطاط الصناعي من خلال خطوط فراق العفن. بدلا من ذلك، تجانس السطح يمكن أن يتحقق إما عن طريق إضافة مواد إضافية لقطع قالب (oversizing منهم) والرملي لأبعاد النهائي أو عن طريق معالجة ABS مع الأسيتون، الذي يذوب تدريجيا البلاستيك. هذه الأساليب يمكن أن تستخدم بعناية لصقل هندستها العفن على حواف فراق للحد من تشكيل فلاش. ومع ذلك، يجب على المرء أن يكون حذرا عند إذابة الأسطح العفن، ومنذ ذلك سيقلل كيميائيا قوة من البلاستيك، مما يجعل من الاسهل للتكسير وتجزع. هذا يمكن أن تقلل من عمر العفن وأيضا تؤثر على اتساق هندستها السطح بين القوالب. وعلاوة على ذلك، فإنه من الصعب السيطرة على uniformitذ من العفن تفكك، مما قد يسبب اختلافات طفيفة في الهندسة العفن. قد تصبح هذه قضية إذا تم استخدام مجموعات متعددة من قوالب لتصنيع الأجهزة. كمحاولة للتغلب على هذه المشكلة، وتقنيات الطباعة 3D دقة أعلى يمكن استخدامها لإنتاج العفن. فائدة أخرى من الاستفادة من وجود دقة أعلى العفن أو العفن المعالجة الأسيتون هو سهولة المضافة للفصل الجهاز المطاط الصناعي من خلال أبلى ABS demolding. بدلا من ذلك، والنشرات العفن يمكن استخدامها لمعطف تجويف القالب لمساعدة demolding. ومع ذلك، من أجل التحقيق مهبلى موضح في هذا الإجراء، وتجنب الافراج عن القالب على وجه التحديد بسبب المخاطر المحتملة لإدخال المواد الكيميائية الافراج عن القالب في البيئة المهبلية. وينبغي أيضا الحرص على ضمان أن المواد العفن المحدد لا تمنع علاج من المطاط الصناعي.
أحد التحديات في مكونات overmolding في سيليكون المطاط الصناعي، مثل تلك المستخدمة لتحقيق مهبلى، هو أن التمسك السيليكون والمعدنالصعوبة. وكان شرط واحد لتحقيق مهبلى للسماح فجوات صغيرة في الواجهات المادية لتحدث إذا تم مشوه سيليكون مطاطيا. هذا يعكس رغبة للسماح للبنية تشبه الكاس على التحقيق مهبلى لثني وتمتد مثل الأكمام حول عنق الرحم في حين لا يزال ضمان ضيق المياه بين كل من المعادن وأجزاء السيليكون من الجهاز. كان ضيق المياه اللازمة نظرا لمبادئ توجيهية التجربة البشرية لتنظيف وتعقيم الجهاز في البلازما بيروكسيد الهيدروجين. وكان في استقبال هذا الشرط بعد demolding الأجهزة عن طريق تطبيق بعناية سيليكون الصف الطبية إلى معدن لاصقة التمهيدي لتقاطع بين الجسم والجهاز سيليكون المكونات المعدنية وثم تطبيق درجة حرارة الغرفة علاج (RTV) سيليكون إلى تقاطعات المعادن والمطاط الصناعي. كان وسيلة إضافية تستخدم لتحسين الالتصاق بين المعدن والسيليكون لتصميم جميع المكونات المعدنية جزءا لا يتجزأ مع زعانف دائرية. عند الحقن، والفراغ بين الزعانف هي فايlled مع سيليكون السائل، الذي يتصلب ثم أثناء علاج. هذه الميزة تسمح لك تصميم الضغوط التي ستنقل من الجسم سيليكون إلى المكونات المعدنية مع الحد من الميل لتكوين الفجوة بين المعدن والسيليكون.
في حين أن هناك العديد من المزايا المرتبطة استخدام FDM 3D الطابعات سرعات وهي تستند ABS-السريع الطباعة، وانخفاض التكلفة، وعدد كبير من خدمات الطباعة العقد التي تستخدم هذه التكنولوجيا، الفوائد يجب أن يكون وزنه بعناية فيما يتعلق المقايضات يجري المحرز. طابعات 3D القائم ABS تمكن نهج النماذج والتنمية تكرارية السريع بينما ABS نفسه هو مناسبة لطحن العديد من اللدائن لأنها عادة خاملة كيميائيا 14،15. ومع ذلك، ABS البلاستيك لديه درجة حرارة انحراف حرارة حوالي 90-100 درجة مئوية، الأمر الذي يحد من درجة الحرارة القصوى في عمل ما يقرب من 70 درجة مئوية 16. وهذا يعني أن درجات الحرارة أعلى علاج لا يمكن تحقيق ذلك باستخدام قوالب ABS. Aنتيجة سا، تم زيادة الوقت علاج من المطاط الصناعي المستخدمة في التحقيق مهبلى من 3 دقائق في 175 درجة مئوية إلى 5 ساعة عند 70 درجة مئوية. إذا كنت تريد علاج درجات الحرارة أعلى من ذلك، يمكن للمرء أن تنظر في استخدام مواد بشركة أخرى مثل البولي. استخدام جيش تحرير السودان على أساس الطباعة 3D تمكن أرقى القرار العفن ممكن، ويوفر مجموعة واسعة من مواد راتنجية. ومع ذلك، واصلت التقدم في التكنولوجيا بشركة يتم سد الفجوة بين القرار الطريقتين. في حين أن قوالب القائم بشركة المستخدمة في إنشاء لجنة التحقيق مهبلى قرارا طبقة من 254 ميكرون، ويمكن آلات بشركة أجدد تحقيق 100 ميكرون القرارات وأدناه. استنادا SLA-3D الطباعة عموما أكثر تكلفة والمزيد من الوقت مكثفة من مقرها FDM-3D الطباعة، وأقل من ذلك بكثير مرافق تمتلك في المنزل معدات جيش تحرير السودان. هذه العوامل تجعل الطابعات بشركة 3D أكثر ملاءمة لانخفاض تكلفة تطوير تكرارية السريع. في الواقع، يتم استخدام جيش تحرير السودان عادة لالنماذج وكميات قليلة من مادة البولي يوريثين أشواط من الأجهزة التي كتبهاالطباعة على درجة الماجستير العفن والصب في قالب السيليكون حول سيد العفن لإنشاء قالب لحقن البولي يوريثين. الفائدة من استخدام السيليكون كمادة العفن هو أنه هو بوليمر بالحرارة ولن تذوب في درجات حرارة أعلى علاج. ومع ذلك، فإنه من الصعب أو المستحيل لتقسيم قالب السيليكون في العديد من القطع لتوليد قوالب معقدة مثل جهاز التحقيق مهبلى؛ علاوة على ذلك، قد التحالفات لovermolding تكون صعبة على نحو مماثل. والنتيجة هي أن قوالب السيليكون المنتجة مع هذا الأسلوب عادة ما تكون من قطعتين قوالب وتتطلب معدات LIM التقليدية للحقن البوليمر في تجويف القالب. وهكذا، في حين أن هذه الطريقة ليست مكلفة كما حقن LIM التقليدية، فإن التكلفة الإجمالية من النماذج باستخدام هذا الأسلوب لا يزال مكلفا نوعا ما، والمزيد من الوقت مكثفة من البروتوكول وصف لاستخدام الطابعات بشركة 3D ومجفف تعديل للحقن المطاط الصناعي. وتشمل المزايا الأخرى من الأساليب المقترحة القدرة على مباشرهقطع قالب ذ الطباعة دون خلق أول الماجستير العفن المادية، فضلا عن حقيقة أن هذه التقنية لا تتطلب استثمارات مكلفة في جيش تحرير السودان أو LIM المعدات.
الطريقة المقترحة تتيح النماذج الأولية السريعة من الأجهزة المطاط الصناعي مع هندستها والمتطلبات المعقدة، والتي هي سمة مميزة من المجالات مثل الأجهزة الطبية. وقد ساهم عدم وجود طرق القياسية أو موثقة لتكرار بسرعة الأجهزة المطاط الصناعي لإبطاء والتنمية مكلفة من الأجهزة الطبية. المرونة المتأصلة في عملية وصفها في هذه المخطوطة يسمح للهندسة تقريبا أي أن يكون بنيت ومتطلبات overmolding أن تتحقق. ويمكن استخدامه لبسرعة والنماذج الجهاز أعاد بثمن بخس في عملية التنمية الجهاز الطبي في وقت مبكر. هذا هو مفيدة بشكل خاص في البيئات ذات الموارد المحدودة مثل المختبرات أو البيئات الأكاديمية البدء فيها طابعات 3D تنتشر بشكل متزايد ولكن المعدات LIM أمر نادر الحدوث. بالإضافة إلى ذلك، نماذج CAD المنتجة في هذه العلاقات العامةصوتك قابلة للتحويل لعمليات التصنيع في المستقبل، ويمكن استخدامها لتسهيل إنتاج القوالب المعدنية التقليدية المستخدمة لLIM. بينما أثبتت هذه التقنية لتطوير الجهاز الطبي مع الجهاز التحقيق مهبلى، ويمكن بسهولة أن تتكيف بروتوكول للحقول وغيرها من التطبيقات التي يتم المطلوب منخفضة التكلفة، وانخفاض الصوت، والتنمية تكرارية السريع من الأجهزة القائمة على المطاط الصناعي.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
أي من الكتاب لديك أي مصالح مالية تتنافس فيما يتعلق العمل بالتفصيل في هذا المقال.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| ABS Model Material | Stratasys | P430 | Model Material for uPrint Plus SE (Step: Mold Design & Production) |
| Soluble Support Material | Stratasys | SR-30 | Support Material for uPrint Plus SE (Step: Mold Design & Production) |
| Underwater Silicone Sealant, 2.8 Oz Tube, Clear | McMaster-Carr Supply Company | 7327A21 | Silicone RTV for sealing gaps at mold parting lines (Step: Mold Assembly) |
| Tubing, 1/8" ID, 1/4" OD, 1/16" Wall Thickness, Ultra-chemical-resistant Tygon PVC, Clear | McMaster-Carr Supply Company | 5046K11 | Forms runner/sprue adapter between mold and syringe with elastomer (Step: Elastomer Mixing) |
| Coupling, Adapter, Straight, Male Quick-turn (Luer lock) X 1/8" Tube Barb, Nylon | McMaster-Carr Supply Company | 51525K123 | Connect runner/sprue between mold and syringe with elastomer (Step: Elastomer Mixing) |
| Coupling, Adapter, Staight, Female Quick-turn (Luer lock) X 1/8" Tube Barb, Nylon | McMaster-Carr Supply Company | 51525K213 | Connect runner/sprue between mold and syringe with elastomer (Step: Elastomer Mixing) |
| Cap, Female Quick-turn (Luer lock), Nylon | McMaster-Carr Supply Company | 51525K315 | Cap to prevent silicone from leaking out of mold after injection (Step: Elastomer Mixing) |
| Liquid Silicone Rubber (LSR) 30 - 10:1, Implant Grade | Applied Silicone Corporation | PN40029 | Substitute with the elastomer of your choice. This is the one used for the intravaginal probe (Step: Elastomer Mixing) |
| Syringes (BD), 1 ml Slip-Tip, non-sterile clean, bulk | Cole-Parmer | WU-07945-00 | Syringes for transfering elastomer material (Step: Elastomer Mixing) |
| Syringes (BD), 1 ml Slip-Tip, non-sterile clean, bulk | Cole-Parmer | WU-07945-04 | Syringes for transfering elastomer material (Step: Elastomer Mixing) |
| Syringe, 20 ml, Open Bore, Solid Ring Plunger and Grip | Qosina Corporation | C1200 | Syringes for transfering elastomer material. Open bore is used for very viscous elastomers. (Step: Elastomer Mixing) |
| Needle (BD), Non-sterile Clean with Shields, 18 G x 1.5" Lg., Stainless Steel, BD Bulk | Cole-Parmer | WU-07945-76 | Used for removing air column between syringe plunger and elastomer (Step: Elastomer Mixing) |
| Plastic Cups, 12 Oz., Clear | Safeway | N/A | Used for mixing silicone in THINKY Mixer (Step: Elastomer Mixing) |
| Polyethylene Bag, Open-Top, Flat, 5" Width x 6" Height, 2-MIL Thk. | McMaster-Carr Supply Company | 1928T68 | Used for mixing silicone in THINKY Mixer (Step: Elastomer Mixing) |
| Rubber Band, Latex Free, Orange, Size 64, 3-1/2" L x 1/4" W | McMaster-Carr Supply Company | 12205T96 | Used for mixing silicone in THINKY Mixer (Step: Elastomer Mixing) |
| Parafilm Wrap, 4" W | Cole-Parmer | EW-06720-40 | Used for mixing silicone in THINKY Mixer (Step: Elastomer Mixing) |
| Syringe Barrels with Stoppers, Luer Lock, Air Operated, 50 ml | EWD Solutions | JEN-JG50A-15 | Smaller syringes can be used if less elastomer is required, but make sure it is compatible with Air Operated Syringe Adapter in injection chamber (Step: Elastomer Mixing) |
| Sealant Tape, Pipe Thread, 50' Lg x 1/4" W, 0.0028" Thk, 0.5 G/CC Specific Gravity | McMaster-Carr Supply Company | 4591K11 | Teflon Tape for air-tight seals around at threads (Step: Elastomer Injection) |
| Scalpel Blades, Disposable, No. 22 | VWR | 21909-646 | Used for cutting tubing and demolding (Step: Curing & Demolding) |
| Kimwipes | VWR | 21903-005 | (Step: Curing & Demolding) |
| 2-Propanol, J. T. Baker | VWR | JT9334-3 | (Step: Curing & Demolding) |
| uPrint Plus SE 3D Printer | Stratasys | uPrint Plus SE | Other 3D printers can be used (Step: Mold Design & Production) |
| Screw, Cap, Hex Head, 1/4"-28 , 2-1/2" Lg, 18-8 Stainless Steel | McMaster-Carr Supply Company | 92198A115 | Screws used with nuts to compress mold (Step: Mold Assembly) |
| Nut, Hex, 1/4"-28, 7/16" Wd, 7/32" Height, 18-8 Stainless Steel | McMaster-Carr Supply Company | 91845A105 | Screws used with nuts to compress mold (Step: Mold Assembly) |
| Stud, Fully Threaded, 1/4"-28, 1" Lg, 18-8 Stainless Steel | McMaster-Carr Supply Company | 95412A567 | Threaded-rods can be cut to desired length and are used with nutes to compress mold (Step: Mold Assembly) |
| Planetary Centrifugal Mixer | THINKY USA Inc. | ARE-310 | Mixers are strongly recommended for fine mixing and to reduce degassing time, but hand mixing is fine (Step: Elastomer Mixing) |
| Laboratory Weigh Scale | Mettler-Toledo International Inc. | EL602 | (Step: Elastomer Mixing) |
| Desiccant Vacuum Canister, Reusable, 10-3/4" OD | McMaster-Carr Supply Company | 2204K7 | This desiccator is used for degassing the elastomer (Step: Elastomer Mixing) |
| Custom 3D-Printed Mixer-to-Cup Adapter | N/A | N/A | Modeled in Solidworks CAD and 3D printed (Step: Elastomer Mixing) |
| Tubing, Smooth Bore, 1/4" ID, 1/2" OD, 1/8" Wall Thickness, High Purity Tygon PVC, Clear | McMaster-Carr Supply Company | 5624K51 | Tubing outside of Desiccator (Step: Elastomer Injection) |
| Tubing, Smooth Bore, 3/8" ID, 5/8" OD, 1/8" Wall Thickness, High Purity Tygon PVC, Clear | McMaster-Carr Supply Company | 5624K52 | Tubing to adapt to Air/Vacuum Supply (Step: Elastomer Injection) |
| Coupling, Reducer, Straight, Vacuum Barb 3/8" Tube ID X Vacuum Barb 1/4" Tube ID, Brass | McMaster-Carr Supply Company | 44555K188 | Adapt Tubing outside Desiccator to Tubing leading to Air/Vacuum Supply (Step: Elastomer Injection) |
| Clamp, Hose & Tube, Worm-Drive, for 7/32" to 5/8" OD tube, 5/16" Wd., 316 SS | McMaster-Carr Supply Company | 5011T141 | Used on tubing to create Air/Vacuum-tight seal at junctions (Step: Elastomer Injection) |
| Clamp, Hose, Smooth-Band Worm-Drive, for 1/2" to 3/4" OD tube, 3/8" Wd., 304 SS | McMaster-Carr Supply Company | 5574K13 | Used on tubing to create Air/Vacuum-tight seal at junctions (Step: Elastomer Injection) |
| Coupling, Tee, Vacuum Barb 1/4" Tube ID, Brass | McMaster-Carr Supply Company | 44555K138 | Tee Junction between Vacuum, Three-way T-valve on Desiccator, and Three-way L-valve (Step: Elastomer Injection) |
| Coupling, Tee, 1/4 NPT Female X Female X Male, Brass | McMaster-Carr Supply Company | 50785K222 | Tee Junction between Pressure Gauge, Chamber, and Three-way L-valve (Step: Elastomer Injection) |
| Valve, Ball, Straight, T-Handle, 1/4 NPT Female X Male, Brass | McMaster-Carr Supply Company | 4082T42 | Three-way L-valve (Step: Elastomer Injection) |
| Coupling, Adapter, Straight, Vacuum Barb 1/4" ID Tube X 1/4 NPT Male, Brass | McMaster-Carr Supply Company | 44555K132 | Adapter for Three-way L-valve-to-Tubing (Step: Elastomer Injection) |
| Saw, Hole, Bimetal. 1-3/8" OD, 1-1/2" Cutting Depth | McMaster-Carr Supply Company | 4066A25 | Used to cut holes in Desiccator for throughwall fittings (Step: Elastomer Injection) |
| Arbor, 9/16" to 1-3/16" Saw, 1/4" Hex | McMaster-Carr Supply Company | 4066A76 | Used to cut holes in Desiccator for throughwall fittings (Step: Elastomer Injection) |
| Arbor Adapter for 1-1/4" Thru 6" Dia Hole Saws | McMaster-Carr Supply Company | 4066A77 | Used to cut holes in Desiccator for throughwall fittings (Step: Elastomer Injection) |
| Coupling, Straight, Through-Wall, 1/2 NPT Female, Polypropylene | McMaster-Carr Supply Company | 36895K141 | Throughwall fittings leading to Pressure/Vacuum Gauges (Step: Elastomer Injection) |
| Coupling, Adapter, Straight, Reducing, Bushing, Hex, 1/2 NPT Male X 1/4 NPT Female, Brass | McMaster-Carr Supply Company | 4429K422 | Reducing tube diameter inside the Desiccator to adapt to Air-operated Syringe System (Step: Elastomer Injection) |
| Coupling, Adapter, Straight, Reducing, Bushing, Hex, 1/4 NPT Male X 1/8 NPT Female, Brass | McMaster-Carr Supply Company | 4757T91 | Reducing tube diameter inside the Desiccator to adapt to Air-operated Syringe System (Step: Elastomer Injection) |
| Coupling, Adapter, Straight, Vacuum Barb 1/4" ID Tube X 1/8 NPT Female, Brass | McMaster-Carr Supply Company | 44555K124 | Reducing tube diameter inside the Desiccator to adapt to Air-operated Syringe System (Step: Elastomer Injection) |
| Syringe Adapters, Air Operated, 30/50 ml | EWD Solutions | JEN-JG30A-X6 | Air operated syringe adapter on the inside of the Desiccator; must be compatible with syringes used to hold elastomer (Step: Elastomer Injection) |
| Gauge, Dual-Scale Vacuum, 2-1/2" Dial, 1/4 NPT Male, Bottom Connector, 30" Hg-0, Steel Case | McMaster-Carr Supply Company | 4002K11 | Vacuum Gauge (Step: Elastomer Injection) |
| Gauge, Dual-Scale Vacuum and Compound, 3-1/2" Dial, 1/4 NPT Male, Center Back, 30" Hg-0, 100 PSI, Steel Case | McMaster-Carr Supply Company | 4004K616 | Pressure Gauge leading to Air-operated Syringe System (Step: Elastomer Injection) |
| Oven, Vacuum, Isotemp, Economy | Fisher Scientific | 280A | Standard non-vacuum oven can be used (Step: Curing & Demolding) |
| Solidworks CAD | Dassault Systèmes | Solidworks Research Subscription | Other CAD Software can be used for mold master and mold design (Step: Mold Design & Production) |
References
- Painter, P. C., Coleman, M. M. Essentials of Polymer Science and Engineering. DEStech Publications. , Lancaster, PA. (2009).
- Rosato, D. V., Rosato, M. G., Schott, N. R. Reaction Injection Molding. Plastics Technology Handbook - Volume. 2, 103-139 (2010).
- Cybulski, E. Plastic Conversion Process: A Concise and Applied Guide. , CRC Press: Boca. Raton, FL. (2009).
- Ortiz, H. ernández, J,, Osswald, T. Modeling processing of silicone rubber: Liquid versus hard silicone rubbers. Journal of Applied Polymer Science. 119, 10-1002 (2010).
- Dym, J. B. Injection Molds and Molding: A Practical Manual. , 395, New York, NY. (1987).
- Mueller, T. Stereolithography-based prototyping: case histories of applications in product development. Northcon 95. IEEE Technical Applications Conference and Workshops Northcon. , 305–310, doi:10.1109/NORTHC.1995.485087. , (1995).
- Hilton, P. Rapid Tooling: Technologies and Industrial Applications., 288, Press: Boca. , Raton, Florida. (2000).
- Ahn, S. -H., Montero, M., Odell, D., Roundy, S., Wright, P. K. Anisotropic material properties of fused deposition modeling ABS. Rapid Prototyping Journal. 8 (4), 248-257 (2002).
- Cheah, C. M., Tan, L. H., Feng, C., Lee, C. W., Chua, C. K. Rapid investment casting: direct and indirect approaches via fused deposition modelling. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 23 (1-2), 1-2 (2004).
- Harris, A., Wild, P., Stopak, D. Silicone Rubber Substrata: A New Wrinkle in the Study of Cell Locomotion. Science. 208 (4440), (1980).
- Moisan, M., Barbeau, J., Moreau, S., Pelletier, J., Tabrizian, M., Yahia, L. H. Low-temperature sterilization using gas plasmas: a review of the experiments and an analysis of the inactivation mechanisms. International journal of pharmaceutics. (1-2), 226-221 (2001).
- Etemadi, M., Chung, P., Heller, J., Liu, J., Rand, L., Roy, S. Towards BirthAlert - A Clinical Device Intended for Early Preterm Birth Detection. IEEE Trans Biomed Eng. 10, (2013).
- Etemadi, M., Chung, P., et al. Novel device to trend impedance and fluorescence of the cervix for preterm birth detection. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. 2013, 176–9, doi:10.1109/EMBC.2013.6609466. , (2013).
- Owen, S. R., Harper, J. F. Mechanical, microscopical and fire retardant studies of ABS polymers. Polymer Degradation and Stability. 64, 449-455 (1999).
- Cassidy, P. E., Mores, M., Kerwick, D. J., Koeck, D. J., Verschoor, K. L., White, D. F. Chemical Resistance of Geosynthetic Materials. Geotextiles and Geomembranes. 11, 61-98 (1992).
- Akay, M., Ozden, S. The influence of residual stresses on the mechanical and thermal properties of injection moulded ABS copolymer. Journal of Materials Science. 30 (13), (1995).
