Ingenieure erweitern das 3D-Druckspiel, indem sie die Grenzen auf neue Weise erweitern, und jetzt hat ein Forscherteam der University of California, Davis, etwas Neues im Ärmel.
Sie haben sich entwickelt eine neue Art des 3D-Drucks ermöglicht das Drucken fein abgestimmter flexibler Materialien dank eines tröpfchenbasierten, mehrphasigen Mikrofluidsystems.
Der Ansatz funktioniert so gut, dass sie waren in der Lage Effizientes Drucken von Materialien mit potenziellen Anwendungen in der Soft Robotics, Tissue Engineering und Wearable-Technologie.
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Sie kennen vielleicht 3D-Druck kennt jedoch möglicherweise nicht die kleinsten Details. So geht es bei einem herkömmlichen extrusionsbasierten 3D-Drucker: der Druckmaterial wird durch eine Düse geschoben und zusammengefügt, um die Struktur wiederholt herzustellen, bis sich das Endprodukt bildet, was es zu einem effizienten und kostengünstigen Prozess macht.
Wie Sie sich vorstellen können, sind Drucksachen aus mehr als einem Material und mit der richtigen Weichheit jedoch im wahrsten Sinne des Wortes hart. .
Ähnlichkeit der Mikrofluidikvorrichtung mit Düse und Glaskapillare
Hier tritt Jiandi Wan, Assistenzprofessor für Chemieingenieurwesen an der UC Davis, in die Geschichte ein.
Nachdem er bemerkt hatte, dass diese Düse den mikrofluidischen Glaskapillargeräten ähnlich ist, bei denen mehrere Düsen ineinander angeordnet sind und die zufällig auch in seinem Labor untersucht wurden, hat er Gedanke , "Die meisten extrusionsbasierten 3D-Drucker verwenden sehr einfache Düsen. Da wir diese Glasmikrofluidik bereits entwickelt hatten, dachten wir, warum nicht auf den 3D-Druck anwenden?"
Ein mehrphasiges Tropfsystem
Genau das haben Wan, UC Davis-Doktorand Hing Jii Mea und Luis Delgadillo, Universität Rochester, speziell entwickelt, um ein Gerät zu entwickeln, das ein mehrphasiges Tropfsystem verwendet, um Tröpfchen einer Lösung auf Wasserbasis zu verkapseln, die Polyethylenglykoldiacrylat enthält PEGDA in einem organischen Polymer auf Siliziumbasis namens Polydimethylsiloxan PDMS.
Der Tropfer erzeugt winzige Tröpfchen des PEGDA mit herumfließendem PDMS, und die Tröpfchen werden gleichmäßig in das PDMS eingeführt, wobei beide Materialien auf die Struktur fließen, die sich befindet. wird gedruckt .
Der Grad der Flexibilität kann eingestellt werden
PEDGA verteilt die Tröpfchen und macht das PDMS weicher, wodurch es flexibler wird. Wan sagte: "Sie können auch andere Chemikalien in die Tröpfchen einkapseln, um die Gesamtmatrix viel weicher oder härter zu machen."
Dieses Tröpfchen basiert 3D-Drucktechnik kann auch flexible poröse Objekte erzeugen und die Flexibilität kann leicht durch Ändern der Tröpfchengröße und der Durchflussrate eingestellt werden. Dies allein bietet Forschern auf der ganzen Welt eine breite Palette von Optionen, die mit herkömmlichen Methoden einfach zu schwierig sind.
Eine Vielzahl von Optionen
Das Team untersucht mögliche Anwendungen und andere Materialkombinationen, mit denen es das optimieren kann. 3D-Druckprodukte .
Wan sagt: "Ich denke, dies wird ein neues Forschungsgebiet eröffnen, da die Anwendung der etablierten Mikrofluidik-Technologie auf den 3D-Druck eine neue Richtung darstellt."
Die Arbeit wurde im veröffentlicht Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften .