Ontwerp van een Open-Source, Low-Cost Bioink en Food Melt Extrusie 3D Printer

Samenvatting

Het doel van dit werk is het ontwerpen en bouwen van een reservoir gebaseerde smeltextrusie driedimensionale printer gemaakt van open-source en low-cost componenten voor toepassingen in de biomedische en food printing industrie.

Samenvatting

Driedimensionaal (3D) printen is een steeds populairder wordende productietechniek waarmee zeer complexe objecten kunnen worden vervaardigd zonder retoolingkosten. Deze toenemende populariteit wordt deels gedreven door dalende toetredingsdrempels zoals systeemopstelkosten en bedieningsgemak. Het volgende protocol presenteert het ontwerp en de constructie van een Additive Manufacturing Melt Extrusie (ADDME) 3D printer voor de fabricage van aangepaste onderdelen en componenten. ADDME is ontworpen met een combinatie van 3D-geprinte, lasergesneden en online geproduceerde componenten. Het protocol is gerangschikt in gemakkelijk te volgen secties, met gedetailleerde diagrammen en onderdelen lijsten onder de koppen van framing, y-as en bed, x-as, extrusie, elektronica en software. De prestaties van ADDME worden geëvalueerd door extrusietesten en 3D-printen van complexe objecten met viskeuze crème, chocolade en Pluronische F-127 (een model voor bioinks). De resultaten geven aan dat ADDME een geschikt platform is voor de fabricage van materialen en constructies voor gebruik in een breed scala van industrieën. De combinatie van gedetailleerde diagrammen en video-inhoud vergemakkelijkt de toegang tot goedkope, eenvoudig te bedienen apparatuur voor personen die geïnteresseerd zijn in 3D-printen van complexe objecten uit een breed scala aan materialen.

Inleiding

Additive manufacturing is een krachtige productietechnologie die het potentieel heeft om aanzienlijke waarde te bieden aan het industriële landschap¹,². De aantrekkelijke kenmerken van additieve productie omvatten geen gereedschapskosten, hoge niveaus van aanpassing, complexe geometrieën en verminderde belemmeringen voor toegangskosten. Geen retooling kosten zorgen voor de snelle productie van prototypes, die wenselijk is bij het proberen om "time-to-market" te verminderen, dat is een kritisch doel van industrieën in ontwikkelde landen proberen concurrerend te blijven tegen lage lonen concurrenten¹

Protocol

LET OP: Er bestaat een risico op brandwonden veroorzaakt door hete soldeerstrijkijzers en verwarmingspatronen. De verwarmingspatroon mag nooit worden aangedreven wanneer deze niet in het verwarmingsjack is bevestigd. Er bestaat ook een risico op knijpen of snijwonden van de bewegende 3D-printeras.

1. Overzicht en voorbereiding

OPMERKING: Figuur 1A toont een door de computer gegenereerde weergave van de printer en figuur 1B is een foto van de voltooide printer.

1. Verkrijg alle onderdelen uit de Materiaalta....

Resultaten

De prestaties van ADDME tijdens 3D-printen werden geëvalueerd met behulp van een viskeuze crème (150 mL, Nivea handcrème), chocolade (Cadbury, gewone melk) en Pluronic F-127 (Sigma Aldrich). De viskeuze crème en chocolade werden gebruikt zoals het is, en de Pluronic werd opgelost in een 20% wt oplossing met ultrazuiver water en opgeslagen gekoeld bij 5 °C tot^{nodig 14,15}.

Discussie

Dit protocol bevat gedetailleerde instructies voor het bouwen van een goedkope smeltextrusie-gebaseerde 3D-printer. De constructie van de 3D-printer kan worden opgesplitst in ondersecties, waaronder frame, y-as/bed, x-as, extruder, elektronica en software. Deze onderafdelingen worden gepresenteerd met gedetailleerde diagrammen, tekeningen, bestanden en onderdelenlijsten. De totale prijs van een ADDME 3D-printer komt op $ 343 AUD ($ 245 USD vanaf 01/17/2019), waardoor dit de goedkoopste, reservoir-gebaseerde smeltextrusie.......

Materialen

```html

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel

Naam	Bedrijf	Catalogusnummer	Opmerkingen
15 W 12V DC 50x100mm Flexible Silicon Heater	Banggood	1280175	Optioneel; AU$4.46
3D Printer	Lulzbot		https://download.lulzbot.com/
3D Printer	Ultimaker	Ultimaker 2+
AC 100-240V naar DC 12V 5A 60W voeding	Banggood	994870	AU$12.7
Acrylic plaat wit continu gegoten 1200x600mm	Mulford Plastics		AU$36.95
Inbussleutels	Metric
Arduino MEGA2560 R3 met RAMPS 1.4 controller	Geekcreit	984594	AU$28.91
Koolstofstaal lineaire as 8mm x 350mm	Banggood	1119330	AU$13.44
Koolstofstaal lineaire as 8mm x 500mm	Banggood	1276011	AU$19.42
Chocolade	Cadbury
Computer met internettoegang	Dell
Koppeling 5-8mm	Banggood	1070710	AU$6.93
Handcrème	Nivea	80102
Verwarmingscartridge	Creality 3D	1192704	AU$4.75
K Type Temperatuursensor Thermokoppel	Banggood	1212169	AU$2.37
Lasersnijder	trotec	Speedy 300	https://www.troteclaser.com/
M10 1mm pitch draadmetaal zeskantmoer + ronde ring	UXCELL		AU$8.84
M10 1mm pitch verzinkte pijp 400mm lengte	UXCELL		AU$11.62
M2 - 0,4mm binnendraad messing inzetstukken	Ebay		AU$5.65
M2 moeren	Suleve	1239291	AU$9.17
M2 x 10 mm knop zeskantschroeven	Suleve	1239291	AU$9.17
M2 x 5mm knop zeskantschroeven	Suleve	1239291	AU$9.17
M3 - 0,5mm binnendraad messing inzetstukken	Suleve	1262071	AU$7.5
M3 moeren	Suleve	1109208	AU$7.85
M3 ronde ring	Banggood	1064061	AU$3.05
M3 x 10mm knop zeskantschroeven	Suleve	1109208	AU$7.85
M3 x 20mm knop zeskantschroeven	Suleve	1109208	AU$7.85
M3 x 6mm knop zeskantschroeven	Suleve	1109208	AU$7.85
M3 x 8mm knop zeskantschroeven	Suleve	1109208	AU$7.85
M4 x 8mm knop zeskantschroeven	Suleve	1273210	AU$4.32
Naald Luer Lock 18 - 27 Gauge	Terumo	TGA ARTG ID: 130227	AU$3.57
NEMA 17 Stepper Motor	Casun	42SHD0001-24B	AU$54
NEMA Stepper Motor Montagebeugel	Banggood	ptNema17br90	AU$4.79
Kussenblokflenslager 8mm	Banggood	KFL08	AU$5.04
PLA Filament	Creality 3D	1290153	AU$24.95
Pluronic F127	Sigma Aldrich	P2443-250G
SC8UU 8mm lineaire bewegingslager	Toolcool	935967	AU$21.6
SG-5GL Micro Limietschakelaar	Omron	1225333	AU$4.5
Soldeerstation			Solder, Draden, Heat shrink e.c.t.
Veer	Banggood	995375	AU$2.53
Spuit 3ml Luer Lock Polypropyleen	Brauhn	9202618N	AU$3.14
Timingsnaar GT2 20 tanden en riemset	Banggood	10811303	AU$11.48
Trapeziums schroefdraad en moer 8mm x 400mm	Banggood	1095315	AU$29.02
Variabele sleutel

```