Name: Yumuşak Malzemelerin Mekaniği Çalışması Dijital Projektör ve Uygulama Kullanarak Mikro 3D Baskı (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-11-27T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 24 s
Description: Öğrenin, dijital projektör kullanarak mikro 3D baskı ile hidrojel tüplerin elastik kararsızlık yoluyla şekil dönüşümünü nasıl gerçekleştirebilirsiniz. Bu yöntem, yumuşak malzemelerin mekaniği alanında hızlı prototipleme imkanı sunar.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Yazarlar Şekil 1D gösterilen 3D yapılar için kesitsel görüntüler sağlamak için Urbana-Champaign Illinois Üniversitesi Joseph Muskin ve Matthew Ragusa teşekkür etmek istiyorum.

1. Prepolymer Çözüm hazırlanması <ol><li> Karışım poli (etilen glikol) diakrilat (PEG-DA) (ortalama molekül ağırlığı ~ 575, Sigma-Aldrich) ve 1:2 ağırlık oranında poli (etilen glikol) (PEG), (ortalama molekül ağırlığı ~ 200, Sigma-Aldrich). </li><li> % 0.67 wt ekleyin. Foto-başlatıcı (Phenylbis (2,4,6-trimetilbenzoil) fosfin oksit, Sigma-Aldrich). Çözümü bu noktada gelen karanlık bir ortamda muhafaza edilmelidir. </li><li> % 0.05 wt ekleyin. foto-emici (Sudan I, Sigma-Aldrich). </li><li> Bir manyetik karıştırıcı kullanılarak oda sıcaklığında 24 saat boyunca çözelti karıştırılır. </li></ol> 2. Dijital Data Projektör Kullanarak Masaüstü 3D Yazıcı Kurma <ol><li> Düz ve sabit bir konumda bir dijital veri projektörü yerleştirin ve Microsoft PowerPoint yüklü bir bilgisayara bağlayın. </li><li> Dijital projektör ışını çıkış objektifin önünde bir dışbükey lens sağ yerleştirin. Yanlısı yaklaşık 10 cm uzakta odak düzlemi yapmak için bir dışbükey lens seçinprojektörün. (Optik çözünürlük kısa odak uzunluğu, ancak optik bileşenleri için biraz boşluk ayırtmak için bir ihtiyaç olan bir lens için küçülür.) </li><li> Düz aşağı ışını yönlendirmek için 45 ° &#39;lik açıyla ışın yolu üzerinde dışbükey lens sonra bir ayna yerleştirin. </li><li> Yansıtılan ışının odak düzlemi bir numune tutucu yerleştirin. Numune tutucu numune tutucusunun dikey konumunu kontrol edildiği bir doğrusal aşama eklenmesi gerekmektedir. </li><li> Numune tutucu altına bir reçine banyosu yerleştirin. </li></ol> 3. Jel Tüpler Tasarım ve İmalat <ol><li> Çapı, duvar kalınlığı ve imal edilmesi için jel tüp yüksekliği belirler. </li><li> Jel tüp için kesitsel görüntüler çizin. Görüntüler siyah arka plan ile beyaz olmalıdır. Microsoft PowerPoint slaytları bu görüntüyü yerleştirin. </li><li> Microsoft PowerPoint&#39;te slayt gösterisi başlatın ve herhangi bir görüntü yansıtabilir. Att kullanarak dikey konumunu ayarlayarak odak düzlemi de numune tutucu yerleştirinsahne ağrıyordu. </li><li> Prepolimer çözüm koyarken hiç istenmeyen polimerizasyon olacak, böylece bir &quot;kukla&quot; siyah görüntü geçin. </li><li> Reçine banyosuna prepolimer çözüm dökün. Çözümü biraz numune tutucu örtecek banyo doldurun. Şimdi baskı 3B nesne için hazır hale gelir. </li><li> Birinci tabaka polimerize etmek jel tüpün birinci kesit görüntüsü içeren slaytı geçin. 8 sn için görüntü yansıtırken tutun ve &quot;karartma&quot; slayt geri dönün. </li><li> ¼ dönüş tarafından lineer sahnede düğmeyi çevirin numune tutucu düşürmek için (~ 160 mikron). Şimdi taze reçine polimerize ilk katman kapsayacak şekilde akar. </li><li> Işlem bir üst tabaka ikinci polimerleştirmek için tekrar kesitsel görüntüsü yansıtılır. İstenilen yükseklik jel tüp fabrikasyon kadar tekrarlayın 3,6-3,8 adımları. </li><li> Tüm katmanları tamamlandıktan sonra, bir ustura blad kullanılarak dikkatlice fabrikasyon örnek prepolimer çözüm numune tutucu dışarı kaldırın ve almake. </li><li> ~ 3 saat için aseton içinde örnek durulayın ve daha sonra ~ 1 saat boyunca kurumaya bırakılır. </li></ol> 4. Elastik İstikrarsızlık tarafından Öngörülen Desen Oluşumu için Deneme şişmesi <ol><li> Saydam bir cam tabak içinde su-yağ çift katmanlı sıvı hazırlayın. </li><li> Süper yapıştırıcı kullanarak bir örnek tutucu üzerindeki kuru numune takın. </li><li> Örnek ters böylece numune tutucu çevirir. Su-yağ sıvı banyosunda örnek daldırın. Yağ tabaka su-yağ arabirimi örnek Yaklaşım. Örnek jel tüpü sabit edildiği baz tabaka kısım üst tabaka yağ kaldı ise numune su yüzeyine temas ettiğinde şişmeye başlar. Bu şekilde, su kısıtlayıcı baz ıslatma rahatlatır önce numune şişmesine izin tüp duvarı içine nüfuz edebilir. Bir dijital kamera kullanıyorsanız jel tüpü şişer olarak desen değişimi izleyin. </li></ol>

<ol><li>Timoshenko, S. P., Gere, J. M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aTimoshenko%2C+SP+%22Theory+of+Elastic+Stability%22">Theory of Elastic Stability</a>. , McGraw-Hill. (1961).</li>
<li>Sharon, E., Marder, M., Swinney, H. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Leaves+Flowers+and+Garbage+Bags%3A+Making+Waves%5BTitle%5D)+AND+%22American+Scientist%22%5BJournal%5D)">Leaves Flowers and Garbage Bags: Making Waves.</a> American Scientist. 92, 254-261 (2004).</li>
<li>Kücken, M., Newell, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fingerprint+formation%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Theoretical+Biology%22%5BJournal%5D)">Fingerprint formation.</a> Journal of Theoretical Biology. 235, 71-83 (2005).</li>
<li>Liang, H., Mahadevan, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+shape+of+a+long+leaf%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences%22%5BJournal%5D)">The shape of a long leaf.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 106, 22049-22054 (2009).</li>
<li>Bayer, S. A., Altman, J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBayer%2C+SA+%22The+human+brain+during+the+second+trimester%22">The human brain during the second trimester</a>. , Taylor & Francis. (2005).</li>
<li>Trujillo, V., Kim, J., Hayward, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Creasing+instability+of+surface-attached+hydrogels%5BTitle%5D)+AND+%22Soft+Matter%22%5BJournal%5D)">Creasing instability of surface-attached hydrogels.</a> Soft Matter. 4, 564(2008).</li>
<li>Breid, D., Crosby, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+stress+state+on+wrinkle+morphology%5BTitle%5D)+AND+%22Soft+Matter%22%5BJournal%5D)">Effect of stress state on wrinkle morphology.</a> Soft Matter. 7, 4490(2011).</li>
<li>Mora, T., Boudaoud, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Buckling+of+swelling+gels%5BTitle%5D)+AND+%22The+European+Physical+Journal+E%22%5BJournal%5D)">Buckling of swelling gels.</a> The European Physical Journal E. 20, 119-124 (2006).</li>
<li>DuPont, S. J., Cates, R. S., Stroot, P. G., Toomey, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Swelling-induced+instabilities+in+microscale%2C+surface-confined+poly%28N-isopropylacryamide%29+hydrogels%5BTitle%5D)+AND+%22Soft+Matter%22%5BJournal%5D)">Swelling-induced instabilities in microscale, surface-confined poly(N-isopropylacryamide) hydrogels.</a> Soft Matter. 6, 3876-3882 (2010).</li>
<li>Dervaux, J., Couder, Y., Guedeau-Boudeville, M. -A., Ben Amar, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Shape+Transition+in+Artificial+Tumors%3A+From+Smooth+Buckles+to+Singular+Creases%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Shape Transition in Artificial Tumors: From Smooth Buckles to Singular Creases.</a> Physical Review Letters. 107, 018103(2011).</li>
<li>Jang, J. -H., Koh, C. Y., Bertoldi, K., Boyce, M. C., Thomas, E. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Combining+Pattern+Instability+and+Shape-Memory+Hysteresis+for+Phononic+Switching%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Combining Pattern Instability and Shape-Memory Hysteresis for Phononic Switching.</a> Nano Letters. 9, 2113-2119 (2009).</li>
<li>Lee, H., Zhang, J., Jiang, H., Fang, N. X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prescribed+Pattern+Transformation+in+Swelling+Gel+Tubes+by+Elastic+Instability%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Prescribed Pattern Transformation in Swelling Gel Tubes by Elastic Instability.</a> Physical Review Letters. 108, 214304(2012).</li>
<li>Sun, C., Fang, N., Wu, D. M., Zhang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Projection+micro-stereolithography+using+digital+micro-mirror+dynamic+mask%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors+and+Actuators+A%3A+Physical%22%5BJournal%5D)">Projection micro-stereolithography using digital micro-mirror dynamic mask.</a> Sensors and Actuators A: Physical. 121, 113-120 (2005).</li>
<li>Muskin, J., Ragusa, M., Gelsthorpe, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-Dimensional+Printing+Using+a+Photoinitiated+Polymer%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Chemical+Education%22%5BJournal%5D)">Three-Dimensional Printing Using a Photoinitiated Polymer.</a> Journal of Chemical Education. 87, 512-514 (2010).</li>
</ol>

Çıkar çatışması ilan etti.

Yüzeydeki kısıtlı tübüler hidrojel şişmesi, istikrar sadece t / h ve mod burkulma sadece h / D 12 bağlıdır bağlıdır. Normalize kalınlığı t / h farklı düzeylerde ile numunelerin dört grup (I-IV) grup I kalın olmak ve grup IV daha ince olması ile, fabrikasyon edildi. Her grup numune i kısa ve örnek iv boylu olmanın olmanın normalize yüksekliği h / D farklı düzeylerde dört örnekler (i-iv) oluşur. Fabrikasyon örneklerinin boyutları Tablo 1 &#39;de gösterilmiştir. Grup III ve IV toka ve şişlik üzerine dönüştürmek için tasarlanmış ise Grup I ve II, şişme sırasında sabit kalacak şekilde tasarlanmıştır. Burkulma örnekleri, Bucklin içing modunda örnek yüksekliği ile düşmelidir. Şekil 3A deney sonucunu göstermektedir. Teorisinin öngördüğü gibi, grup I ve II&#39;de örnekleri stabil, grup III ve IV örnekleri bütün elastik kararsızlığı geçti ve buckled ise, şişme dairesel kalmıştır. Ayrıca, aynı h / D ile numuneler benzer burkulma modu gösterilir. Şekil 3B teorik öngörü ile grup III ve IV numunelerin deneysel olarak gözlenen burkulma modları karşılaştırır. Biz aynı h / D ile örnekleri görmek bakılmaksızın kalınlığı aynı post-burkulma desen poz ve deneysel sonuçlar teorisi ile de görüşebilirsiniz. Biz piyasada bulunan dijital veri projektörü kullanarak basit bir masaüstü 3D baskı sistemi kurmak için nasıl sunmak. Önerilen yaklaşım con polimer photocuring dayanır3 boyutlu yapısına bir yapı ve bu nedenle, herhangi bir photocurable polimerler de kadar foto başlatıcı görünür dalga boyu aralığı içinde uygun absorbansı gibi, genel olarak kullanılabilir. Birçok ticari fotobaşlatıcılardan ultra viyole (UV) dalga boyu için tasarlanmış olduğunu unutmayın, ancak burada kullanılan photoinitiator 400 nm&#39;den daha uzun dalga boylarında nispeten yüksek absorbans sahiptir. 3D nesneler imal etmek kolay ve hızlı bir şekilde sunan, bu yöntemi burada gösterildiği gibi yumuşak malzemeler mekaniği olmak üzere çeşitli alanlarda birçok uygulama bulabilirsiniz.

<table border="1"><tbody><tr><td> Reaktif Adı </td><td> Şirket </td><td> Katalog numarası </td><td> Yorumlar (isteğe bağlı) </td></tr><tr><td> Poli (etilen glikol) diakrilat </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 437441 </td><td> Mw ~ 575 </td></tr><tr><td> Poli (etilen glikol) </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> P3015 </td><td> Mw 200 ~ </td></tr><tr><td> phenylbis (2,4,6-trimetilbenzoil) fosfin oksit </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 511447 </td><td> Foto-başlatıcı </td></tr><tr><td> Sudan I </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 103624 </td><td> Foto-emici </td></tr><tr><td> Dijital veri projektörü </td><td> Viewsonic </td><td> PJD6221 </td><td></td></tr><tr><td> Konveks objektif </td><td> Thorlabs </td><td> LA1145 </td><td> f = 75.0 mm </td></tr><tr><td> Mirrveya </td><td></td><td></td><td> 4 &quot;silikon gofret </td></tr><tr><td> Manuel sahne </td><td> Velmex </td><td> A2506DE-S2.5 </td><td></td></tr></tbody></table>

yumuşak malzemelerin mekaniği Çalışması dijital projektör ve uygulama kullanarak mikro 3d baskı

Micro 3D Printing Using a Digital Projector and its Application in the Study of Soft Materials Mechanics

Burkulma mekaniği klasik bir konudur. Burkulma uzun büyük yapısal göçme modları 1 biri olarak çalışılmış olsa da, son zamanlarda model dönüşümü için benzersiz bir mekanizma olarak yeni bir dikkat çekmiştir. Egzotik desen zenginliği mekanik instabilite 2-5 yoluyla oluştuğu yer Doğa tür örneklerle doludur. Bu zarif mekanizması esinlenerek, birçok çalışma gibi elastomer ve hidrojeller 6-11 gibi yumuşak malzemeler kullanılarak desen oluşturma ve dönüşüm göstermiştir. Kendiliğinden dış kuvvet 6-10 gerek kalmadan çeşitli desenleri oluşturmak için mekanik instabilite tetikleyebilir çünkü şişme jeller özellikle ilgisini çekmektedir. Son zamanlarda, biz projeksiyon mikro-stereolitografi (PμSL), hızlı bilgisayar oluşturulan 3D modeller i dönüştürme yeteneğine sahip bir üç boyutlu (3D) üretim teknolojisini kullanarak mikro ölçekli tübüler jellerin desen burkulma üzerinde tam kontrol gösterilmesi bildirdinyüksek çözünürlüklü 12,13 azından nto fiziksel nesneler. Burada kontrollü model dönüşümü için şişme indüklenen burkulma istikrarsızlık okumak için piyasada bulunan dijital veri projektörü ile basitleştirilmiş PμSL sistemi kurmak için basit bir yöntem sunar. Basit bir masaüstü 3D yazıcı bir off-the-raf dijital veri projektörü ve böyle bir dışbükey lens ve ayna 14 gibi basit optik bileşenler kullanılarak inşa edilmiştir. 3D katı model elde kesit görüntüleri bir katman-by-katman moda istenen 3D katı yapısı içine sıvı reçine polimerize sırayla ışığa reçine yüzeyinde yansıtılır. Hatta bu basit yapılandırma ve kolay bir süreç ile, keyfi 3D nesneler kolayca alt-100 mikron çözünürlük ile imal edilebilir. Bu masaüstü 3D yazıcı çeşitli 3D geometriler keşfetmek için büyük bir fırsat sunarak yumuşak malzeme mekaniği çalışmada potansiyele sahiptir. Biz fabrica için bu sistemi kullanmakfarklı boyutlarıyla te tübüler şekilli hidrojel yapısı. Alt tabaka ile alt olarak sabit boru şeklindeki jel kararsızlık burulma yol açmaktadır şişmesi sırasında homojen olmayan bir gerilme geliştirir. Jel yapıları burkulma geçmesi sırasında çeşitli dalgalı desenleri tüp çevresi boyunca görünür. Deney istenilen mod burkulması çevresel kontrollü bir şekilde oluşturulabilir göstermektedir. Üç boyutlu yapılandırılmıştır tübüler jellerin Desen dönüşüm mekaniği ve malzeme bilimi değil sadece önemli anlamı vardır, ama aynı zamanda ayarlanabilir matamaterials gibi diğer birçok gelişmekte olan alanlarda.

Bir off-the-shelf dijital veri projektör kullanılarak basit bir PμSL sistemi Şekil 1 &#39;de gösterilmiştir. 75 mm odak uzaklığına sahip bir dışbükey lens 2 cm 2 cm küçük aydınlatma alana ışın yoğunlaşmaktadır. Optik çözünürlük-düzlem Sonuçlanan yaklaşık 45 mikron. Dikey çözünürlük doğrusal aşamasının hassasiyet düzeyi tarafından belirlenir. Bu çalışma için yapılan yapıların kat kalınlığı 160 mikron. Her katman 8 sn ışık aydınlatma için polimerize edildi. Sistem tarafından üretilmiş bir temsilcisi, 3D yapısı Şekil 1B &#39;de gösterilmiştir. Bu nesneler PEGDA 58 tabakadan oluşur. Biz fotoğraf-kurutmalı PEGDA hidrojel hazırlanmıştır. PEGDA hidrojel düşük çapraz bağlama, bu nedenle büyük şişme, prepolimer çözelti içine olmayan çapraz bağ PEG ilave edilerek elde edildi. Çıkan PEGDA hidrojel Boy-bilge şişme oranı daha yüksek% 300 hacimsel genleşme tekabül eden 1.5 olduğunu. &gt; PEGDA hidrojel tüpler bir dizi tasarlanmış ve bizim teorisi 12 yoruma göre hazırlandı. Bu ters bir örnek yerleştirilir ve Şekil 2A&#39;da gösterildiği gibi, üst tabaka ile kaplı yağ su banyosu içinde koydu. Boyutlu parametrelerine bağlı olarak, dairesel borular ya sabit kaldığı ya da Şekil 2B&#39;de gösterildiği gibi, bir dalgalı model dönüştürülmüştür. Farklı numunelerin desen şişme çeşitli bir dijital kamera ile çekilen ve Şekil 3A sunuldu. <img alt="Şekil 1" src="/files/ftp_upload/4457/4457fig1.jpg" /> Şekil 1. Bir masaüstü projeksiyon mikro-stereolitografi sistemi (a) şematik gösterimi (b) gerçek sistem bileşenlerinin (c) yakın görünümü (d) temsilcisi 3D yapıları. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/4457/4457fig1large.jpg" target="_blank">büyük bir rakam görmek için buraya tıklayın</a> . çadır &quot;fo: keep-together.within-page =&quot; always &quot;&gt; <img alt="Şekil 2," src="/files/ftp_upload/4457/4457fig2.jpg" /> Şekil 2.. (B) kısıtlı hidrojel tüp farklı desenler dönüşür şişlik hidrojel tüp için (a) Deneysel kurulum. Ölçek çubuğu 5 mm gösterir. <img alt="Şekil 3" src="/files/ftp_upload/4457/4457fig3.jpg" /> Şekil 3. (A) Desenler deneyde şişlik oluşmuş. Dikey eksen t / h (böylece stabilite) gösterir ve yatay eksen saat / D (böylece modu çökertme) gösterir. Ölçek çubuğu 5 mm gösterir. (B) modu Burkulma sadece h / D bağlıdır. Deneysel sonuç teorik öngörü ile de aynı fikirde. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/4457/4457fig3large.jpg" target="_blank">büyük bir rakam görmek için buraya tıklayın</a> . <table border="1"><tbody><tr><td colspan="2"> Örnek &lt;/ Strong&gt; </td><td> D (mikron) </td><td> t (mikron) </td><td> h (mikron) </td></tr><tr><td rowspan="4"> Ben </td><td> ben </td><td> 9300 ± 420 </td><td> 760 ± 40 </td><td> 840 ± 40 </td></tr><tr><td> ii </td><td> 9700 ± 420 </td><td> 1040 ± 40 </td><td> 1060 ± 40 </td></tr><tr><td> iii </td><td> 9700 ± 420 </td><td> 1210 ± 40 </td><td> 1340 ± 40 </td></tr><tr><td> iv </td><td> 9700 ± 420 </td><td> 1660 ± 40 </td><td> 1680 ± 40 </td></tr><tr><td rowspan="4"> II </td><td> ben </td><td> 9000 ± 420 </td><td> 480 ± 40 </td><td> 880 ± 40 </td></tr><tr><td> ii </td><td> 9000 ± 420 </td><td&gt; 660 ± 40 </td><td> 1060 ± 40 </td></tr><tr><td> iii </td><td> 9500 ± 420 </td><td> 740 ± 40 </td><td> 1350 ± 40 </td></tr><tr><td> iv </td><td> 9200 ± 420 </td><td> 970 ± 40 </td><td> 1650 ± 40 </td></tr><tr><td rowspan="4"> III </td><td> ben </td><td> 8900 ± 420 </td><td> 160 ± 40 </td><td> 790 ± 40 </td></tr><tr><td> ii </td><td> 8900 ± 420 </td><td> 300 ± 40 </td><td> 1020 ± 40 </td></tr><tr><td> iii </td><td> 9100 ± 420 </td><td> 380 ± 40 </td><td> 1330 ± 40 </td></tr><tr><td> iv </td><td> 9000 ± 420 </td><td> 490 ± 40 </td><td> 1630 ± 40 </td></tr><tr><td rowspan="4"> IV </td><td> ben </td><td> 8900 ± 420 </td><td> 140 ± 40 </td><td> 780 ± 40 </td></tr><tr><td> ii </td><td> 8800 ± 420 </td><td> 190 ± 40 </td><td> 1010 ± 40 </td></tr><tr><td> iii </td><td> 9300 ± 420 </td><td> 230 ± 40 </td><td> 1340 ± 40 </td></tr><tr><td> iv </td><td> 8900 ± 420 </td><td> 290 ± 40 </td><td> 1650 ± 40 </td></tr></tbody></table> Tablo 1. Numune boyutları optik mikroskop ile ölçülür. Hatalar ölçüm belirsizliği göstermektedir.

Biz elastik istikrarsızlık şişme jel tüpler kontrollü model dönüşüm gösterir. Basit bir projeksiyon mikro stereo litografi kurulum bir katman-by-katman moda üç boyutlu polimerik yapılar imal etmek bir off-the-raf dijital veri projektörü kullanılarak inşa edilmiştir. Mekanik kısıtı altında hidrojel tüpleri şişmesi boyuta bağlı olarak çeşitli çevresel çökertme ekran modları.

Yumuşak Malzemelerin Mekaniği Çalışması Dijital Projektör ve Uygulama Kullanarak Mikro 3D Baskı

Burkulma, mekaniğin klasik bir konusudur. Burkulma, uzun süredir temel yapısal hasar modlarından biri olarak incelenmiş olsa da son zamanlarda yeni bir ...

Aşağıdaki videonun genel amacı, basit bir 3D jel mikrofabrikasyon aracının yapımını ve bu aracın, elastik instabilite yoluyla şişen jel tüplerin desen dönüşümünde kullanımını göstermektir. Farklı boyutlarda tübüler jel örnekler üretmek amacıyla, hazır bir dijital veri projektörü kullanılarak basit bir mikro 3D yazıcı kurulmuştur. Tübüler jel örneklerin üretimi, tasarlanmış bir görüntünün, foto başlatıcı ve foto absorbe edici içeren bir prepolimer çözeltisi bulunan reçine banyosuna daldırılmış örnek tutucu üzerine yansıtılmasıyla gerçekleştirilir.Fotopolimerizasyon ile bir katman oluşturulduğunda, numune tutucu aşağı iner ve bir önceki katmanın üzerine yeni bir katman imal edilir. Bu şekilde, katman katman yöntemle 3 boyutlu bir numune imal edilir. Ardından, şişme kaynaklı elastik instabilite ile şekil değişimini tetiklemek amacıyla her bir numune su ile temas ettirilir.Sonuçlar, dairesel tüplerin, burkulma jeli geometrisine bağlı olarak farklı dalga sayılarına sahip çeşitli dalgalı desenlere dönüştüğünü göstermektedir. Bu üretim tekniğinin fototerapi gibi mevcut yöntemlere göre temel avantajı, jeller gibi yumuşak malzemeler için hızlı bir 3D mikrofabrikasyon aracı sunmasıdır. Sonuç olarak, üretimi zor olan çeşitli ilgi çekici üç boyutlu geometriler, artık deneysel çalışmalar için fiziksel nesnelere kolayca dönüştürülebilmektedir.Bu prosedüre başlamak için, yazılı protokolde açıklandığı şekilde foto başlatıcı ve foto absorbe edici içeren ön polimer çözeltisini hazırlayın. Çözelti hazırlamasının ardından, dijital veri projektörünü düz ve sabit bir konuma yerleştirin ve Microsoft PowerPoint yüklü bir bilgisayara bağlayın. Konveks lensi, dijital projektörün ışın çıkış lensinin hemen önüne yerleştirin.Odak düzlemini projektörden yaklaşık 10 santimetre uzağa getirmek için uygun bir dışbükey mercek seçin. Odak uzaklığı daha kısa olan bir mercek için optik çözünürlük azalır, ancak optik bileşenler için bir miktar alan bırakılması gerekir. Işını doğrudan aşağı yönlendirmek için dışbükey mercekten sonra ışın yolu üzerine 45 derecelik bir açıyla bir ayna yerleştirin.Ardından, yansıtılan ışının odak düzlemine bir numune tutucu yerleştirin. Numune tutucu, dikey konumunun kontrol edilebilmesi için doğrusal bir sahneye bağlanmış olmalıdır. Son olarak, jel tüpleri projesini tasarlamak için numune tutucunun altına bir reçine banyosu yerleştirin. Bir pikselden fiziksel uzunluğa dönüşüm oranını ölçmek için, bilinen piksel sayılarına sahip bir görüntüyü numune tutucu üzerine yansıtın.Bu özel durumda, 135 piksellik bir görüntü 5,8 milimetre olarak ölçülmüştür; bu da piksel başına 43 mikrona tekabül etmektedir. Bu bilgiye dayanarak, jel tüpünün çap, duvar kalınlığı ve yükseklik gibi fiziksel boyutlarını piksele dönüştürün. Ardından, jel tüpü için kesit görüntüleri çizin.Görüntüler, siyah arka plan üzerinde beyaz renkte olmalıdır. Bu görüntüleri Microsoft PowerPoint slaytlarına yerleştirin. Microsoft PowerPoint'te slayt gösterisini başlatın ve herhangi bir görüntüyü yansıtın.Pre-polimer çözeltisi eklenirken istenmeyen polimerleşmenin gerçekleşmemesi için, ekli sahne anahtarını kullanarak dikey konumu ayarlayıp örnek tutucuyu sahte bir siyah görüntü ile odak düzlemine yerleştirin. Pre-polimer çözeltisini reçine banyosuna dökün. Bir pipet kullanarak banyoyu, çözelti örnek tutucuyu hafifçe kaplayana kadar doldurun.Artık 3D nesneyi yazdırmak için hazırdır. İlk katmanı polimerize etmek için jel tüpünün ilk kesit görüntüsünü içeren slayda geçin. Görüntüyü sekiz saniye boyunca yansıtmaya devam edin ve ardından tekrar siyah bir slayda geri dönün.Numune tutucuyu aşağı indirmek için lineer sahnedeki düğmeyi yaklaşık 160 mikron kadar çeyrek tur döndürün. Eğer sıvı reçine akış için çok viskozsa, polimerize olmuş ilk katmanı kaplamak için taze reçine içeri akar. Sahneyi, üretilen katmanı reçinenin içine tamamen batıracak şekilde daha da aşağı indirin ve ardından sahneyi yüzeyin 160 mikron altına geri konumlandırın.Önceki katmanın üzerine ikinci katmanı polimerize etmek için kesit görüntüsünü tekrar yansıtın. İstenilen yükseklikteki jel tüp üretilene kadar bu işlemi tekrarlayın. Tüm katmanlar tamamlandığında, numune tutucuyu ön polimer çözeltisinden çıkarın ve üretilen numuneyi alın.Bir jilet kullanarak dikkatli bir şekilde, örneği yaklaşık üç saat boyunca asetonda yıkayın ve ardından yaklaşık bir saat boyunca kurumaya bırakın. Bir şişme deneyi gerçekleştirmek için, şeffaf bir Petri kabında su-yağ çift katmanlı bir sıvı hazırlayın. Petri kabının konumunu ayarlayarak su-yağ ara yüzeyini kameranın odak düzlemine getirin; kuru örneği süper yapıştırıcı kullanarak bir örnek tutucuya sabitleyin.Numune tutucuyu ters dönecek şekilde çevirin. Numuneyi su-yağ sıvı banyosuna daldırın. Numuneye yağ tabakası üzerinden su-yağ ara yüzeyine doğru yaklaşın.Örnek su yüzeyine temas ettiğinde şişmeye başlar, bu sırada jel tüpün sabitlendiği taban substratı üst yağ katmanında kalır. Bu sayede, kısıtlayıcı taban ıslanarak gevşemeden önce suyun tüp duvarına difüze olmasına ve örneğin şişmesine izin verilir. Jel tüp şiştikçe desen değişimini izlemeye devam edin.Dijital bir kamera kullanılarak, standart bir dijital veri projektörü ile oluşturulan basit bir projeksiyon mikro stereolitografi sistemi burada gösterilmiştir. 75 milimetre odak uzaklığına sahip dışbükey bir mercek, ışını iki santimetreye iki santimetre boyutunda küçük bir aydınlatma alanına odaklar ve bu durum yaklaşık 45 mikronluk bir düzlemsel optik çözünürlük sağlar. Dikey çözünürlük ise lineer tabla katmanının hassasiyet seviyesi tarafından belirlenir.Bu çalışma için hazırlanan yapıların kalınlığı 160 mikrondur. Her katman, sekiz saniyelik ışık aydınlatması ile polimerize edilmiştir. Sistem tarafından üretilen temsili bir 3B yapı gösterilmiştir.Bu nesne, 58 katmanlı peg da'dan oluşmaktadır. Yazılı protokolde açıklandığı üzere, düşük çapraz bağlanma ve dolayısıyla yüksek şişme elde etmek için bir dizi foto-kürlenebilir peg da hidrojel tüp tasarlanmış ve üretilmiştir; bir örnek su-yağ banyosuna ters şekilde yerleştirilmiştir. Videoda gösterildiği gibi, boyutsal parametrelere bağlı olarak, dairesel tüpler ya stabil kalmış ya da dalgalı bir yapıya dönüşmüştür.Jel tüpünün boyutu, şişme sırasında ortaya çıkan dalga sayısını belirler. Farklı örneklerin çok çeşitli şişme modelleri bir dijital kamera ile kaydedilmiştir. Dikey eksen, kalınlığın yüksekliğe oranı veya T/H olarak kararlılığı; yatay eksen ise yüksekliğin çap oranına veya H/D olarak burkulma modunu göstermektedir. Beyaz rakamlar, burada gösterildiği gibi çevre boyunca olan dalga sayısı olan burkulma modu numarasını belirtmektedir.Kararsız örneklerin burkulma modu yalnızca HD'ye bağlıdır ve burada deneysel sonuçlar teorik öngörüyle iyi bir şekilde örtüşmektedir. Bu videoda bu yöntemi yumuşak malzeme mekaniği için yararlı bir deneysel araç olarak kullanıyoruz, ancak yumuşak robotik ve biyomedikal mühendislik de dahil olmak üzere bilim ve mühendisliğin diğer alanlarında da birçok uygulama alanı bulacağız. Ayrıca, yöntem oldukça basit ve uygun maliyetlidir.Bu videoda sunulan protokolü takip ederek herkes laboratuvarında kendi mikro 3D yazıcısını kurabilir.

micro-3d-printing-using-digital-projector-its-application-study-soft

Research

JoVE Journal

Engineering

Mühendislik

Modern plastik ekstrüzyon ve baskı teknolojileri kullanarak, hızlı ve ucuz bir laboratuarda alınan X-ışını BT verileri fiziksel modeller üretmek artık mümkün. Tomografik veri üç boyutlu baskı güçlü görselleştirme, araştırma, ve şimdi preklinik görüntüleme topluluğu tarafından erişilebilir bir eğitim aracıdır.

Preklinik X-ışını bilgisayarlı tomografi Veri 3D Yazdırma Setleri

GPU hızlandırmalı moleküler dinamik simülasyonu ve nanoyapıların 3D/VR görselleştirmesi, analizi ve manipülasyonunu içeren yeni bir hesaplama sistemi uygulanmıştır, bu da malzeme araştırmalarını ilerletmek ve insan gözünün göremediği boyutlara sahip malzeme yapıları hakkında bilgi edinmek için yenilikçi araştırmaları ve alternatif yöntemleri teşvik etmek için yeni bir yaklaşımı temsil eder.

Roman 3D / MD Simülasyonlar, Görselleştirme ve Analiz VR İnteraktif Çevre

Bu kağıt mikroelektromekanik sistemi (MEMS) yapılar ve cihazlar esnek imalat için bir 3D katkı micromanufacturing stratejisi (adlandırılan 'mikro-yığma') tanıttı. Bu yaklaşım, hızlı termal tavlama-etkin malzeme yapıştırma teknikleri ile birlikte mikro / nano malzemelerin transfer baskı-tabanlı düzeneğini içerir.

3D Katkı Micromanufacturing için Micro-duvar

Biyomoleküllerin fiziksel modelleri, araştırmacı için yapı-işlevlerinin anlaşılmasını kolaylaştırabilir, araştırmacılar arasındaki iletişime yardımcı olabilir ve pedagojik çabalarda bir eğitim aracı olarak hizmet edebilir. Burada, kaynaşmış filament fabrikasyon masaüstü 3D yazıcıları kullanarak doğru biyomolekül modellerinin 3D baskısı için ayrıntılı rehberlik sağlıyoruz.

Araştırma ve Pedagoji için Biyomoleküler Modelleri 3D Baskı

Bu çalışma, bir amplifikasyon mekanizması ve geliştirilmiş bir 3D yazıcı kullanılarak üretilen bir polidimelisiloksane mikroskop oluşan bir gerinim ölçüm sensörü sunar.

Geliştirilmiş 3D Yazıcılı Gerinim Ölçüm Cihazı Üretimi

Mikroskobik sistemlerin fiziksel modellemesi, başka yollarla elde edilmesi zor içgörülerin elde edilmesine yardımcı olur. Fiziksel moleküler modellerin yapımını kolaylaştırmak için, 3D baskının moleküler sistemlerin niteliklerini dokunsal bir şekilde yakalayan işlevsel makroskopik modelleri bir araya getirmek için nasıl kullanılabileceğini gösteriyoruz.

3D Baskı lı İnteraktif Moleküler Model Montajı

Bu proje, küçük laboratuvarların hassas çok katmanlı mikroakışkan cihazların üretimi için kullanımı kolay bir platform geliştirmesine izin verir. Platform, 10 μm hizalama hatası olan çok katmanlı mikroakışkan cihazların elde edildiği üç boyutlu baskılı mikroskop maske hizalama adaptöründen &lt; oluşur.

Çok Katmanlı Mikroakışkan Cihazların İmalatı için Üç Boyutlu Baskılı Mikroskop Maske Hizalama Adaptörü Tasarımı ve Geliştirilmesi

Bu yöntem, tam uzamsal doğruluk ve uzamsal/kontrast çözünürlüğü ile doğrudan tıbbi görüntülerden yazdırılan voksel tabanlı bir 3D baskı iş akışını gösterir. Bu, veri kaybı veya değişimi olmadan radyodensite ile ilişkili morfolojik olarak karmaşık, dereceli malzemeler aracılığıyla malzeme dağılımlarının hassas, dereceli kontrolünü sağlar.

Voxel Baskı Anatomisi: Bitmap Baskı Ile Gerçekçi, Presurgical Planlama Modellerinin Tasarımı ve İmalatı

Mevcut protokol, tip I foto-başlatılmış geri dönüşümlü ekleme-parçalanma zinciri transfer polimerizasyonu kullanılarak polimerik malzemelerin dijital ışık işleme tabanlı 3D baskısını ve ardından yüzey aracılı polimerizasyon yoluyla in situ malzeme post-fonksiyonelleştirmesini açıklamaktadır. Fotoindüklenmiş 3D baskı, bağımsız olarak uyarlanmış ve mekansal olarak kontrol edilen toplu ve ara yüz özelliklerine sahip malzemeler sağlar.

3D Baskı ve Tip I Foto-Başlatılmış Geri Dönüşümlü Ekleme-Parçalanma Zinciri Transfer Polimerizasyonu ile In Situ Yüzey Modifikasyonu

Mikrometre ölçeğinde 3D baskı, nöronal hücre kültürleri için polimerik cihazların hızlı prototiplenmesini sağlar. Bir prensip kanıtı olarak, nöronlar arasındaki yapısal bağlantılar, nörit büyümesini etkileyen bariyerler ve kanallar oluşturularak kısıtlanırken, bu tür manipülasyonun işlevsel sonuçları hücre dışı elektrofizyoloji tarafından gözlemlendi.

Mikro Ölçekli Nöronal Hücre Kültürü Cihazlarının İki Foton Polimerizasyonu 3D Baskısı

Öğrenin, dijital projektör kullanarak mikro 3D baskı ile hidrojel tüplerin elastik kararsızlık yoluyla şekil dönüşümünü nasıl gerçekleştirebilirsiniz. Bu yöntem, yumuşak malzemelerin mekaniği alanında hızlı prototipleme imkanı sunar.

Yumuşak Malzemelerin Mekaniği Çalışması Dijital Projektör ve Uygulama Kullanarak Mikro 3D Baskı

Daha fazla video keşfet