Singapur: Naukowcy badają techniki drukowania 3D w celu ulepszenia niestandardowych generatorów kropel

Sindhu Vijayan i Michinao Hashimoto z Singapore University of Technology and Design rozpoczęli projekt tworzenia spersonalizowanych kropelek w druku 3D, wspierając zaawansowane procesy produkcyjne w naukach chemicznych i biologicznych, włączając:

Podczas tego procesu produkcji mikroprzepływów z kropelek, zespół wykorzystał osprzęt, który został wydrukowany w 3D za pomocą komercyjnych igieł i rur. W ostatnich latach generatory kropelek zostały wykonane za pomocą miękkiej litografii, druku 3D lub podstawowego, niskonakładowego montażu jednostek fluidalnych. Historycznie każdy proces miał swoje wyzwania; dzisiaj jednak główną przeszkodą jest tworzenie generatorów kropli, które oferują wszechstronność pod względem wielkości i złożoności emulsji.

Vijayan i Hashimoto wykorzystali wydrukowane bryły 3D i części o mniejszym wymiarze, ponieważ tworzyli osiowo-metryczne generatory kropel. Pozwoliło to na zastosowanie bardziej przestronnych mikrokanałów i lepszych połączeń płynowych - wszystko w urządzeniu typu plug and play - w wyniku czego powstały emulsje o wysokiej wydajności. Stabilność w produkcji kropli nastąpiła dzięki nowej metodzie, która jest prostsza, zapewnia lepszą rozdzielczość w kanałach i dostosowywanie.

Produkcja była dla naukowców łatwiejsza ze względu na ich nowe podejście modułowe:

"Sztywne okucia wytwarzane przez druk 3D łatwo łączyły się z innymi modułami, podczas gdy elastyczność tuby naturalnie zapewniała kontakt konforemny w celu uniknięcia wycieku płynów" - stwierdzili naukowcy. "Poza połączeniem różnych modułów razem, nie przeprowadzono żadnej dodatkowej procedury, aby wykonać urządzenie do regulacji przepływu. Oprawa 3D wydrukowana została z dużymi pustymi przestrzeniami, więc nie powinno występować zatkanie żywicy, w przeciwieństwie do w pełni drukowanych urządzeń 3D z osadzonymi mikrokanałami. "

Zespół wykorzystał AutoCAD do zaprojektowania wydajnych okuć, wydrukowanych w 3D na Forma 2 z użyciem żywicy Formlabs Clear. W celu późniejszego przetwarzania stworzyli płukanie izopropanolem w celu wyeliminowania pozostałości żywicy. Osiągnięto również lepszą rozdzielczość za pomocą standardowych igieł, w szczególności o mniejszych średnicach wewnętrznych niż szerokości kanałów CD3D .

Funkcje dostosowywania obejmowały również łatwość korzystania z wielu urządzeń, a także innych trójwymiarowych elementów drukowanych, takich jak kanały Y. Byli również w stanie zmienić wielkość kropel tylko przez naprzemienne igły. Moduły pozwoliły na szereg różnych emulsji z dwiema generacjami manipulującymi przepływem i tworząc podwójne wytwarzanie. Cząstki Janusa(cząstki koloidalne o chemii powierzchni i rozmiarze) zostały również utworzone za pomocą przepływu laminarnego z dwoma różnymi płynami.