System reologii w czasie rzeczywistym wykorzystywany w drukowaniu 3D i Bioprintingu

W artykule zatytułowanym "Pomiar w czasie rzeczywistym reologicznych pomiarów biopolimerowego druku 3D" grupa badaczy opracowała metodę pomiaru właściwości reologicznych rozwiązań do bioprintingu 3D. Reologia to badanie przepływu materii, a natężenie przepływu materiałów do drukowania 3D jest niezwykle ważne dla ostatecznego obiektu, szczególnie w przypadku bioprogramowania. Typową metodą pomiaru właściwości reologicznych jest użycie reometru przed dozowaniem materiałów.

"Jednak właściwości reologiczne biopolimerów są zależne od czasu" - stwierdzają badacze. "Dlatego niedokładne parametry mogą być stosowane w pewnych warunkach przetwarzania. Wpływa również na precyzyjną kontrolę prędkości przepływu, szczególnie w przypadku biopolimerów z szybkim żelowaniem. "

W pracy przedstawiono układ do pomiaru reologicznych właściwości w czasie rzeczywistym podczas procesu dozowania raczej niż przed nim. System jest połączeniem interfejsu użytkownika do ustawiania pomiaru i systemu pomiaru wizyjnego. Stosuje się metodę przetwarzania obrazu do pomiaru objętości dozowanego płynu.

"Kombinacja danych ciśnienia w strzykawce pobranych z czujnika ciśnienia i zmierzonych objętościowych przepływów jest wykorzystywana do konstruowania zależnego od ciśnienia przepływu płynu krzywa szybkości jako funkcja czasu "- wyjaśniają naukowcy. "Właściwości reologiczne materiałów płynnych określa się następnie za pomocą analizy numerycznej. Wyniki analizy numerycznej dostarczają zależnego od czasu wskaźnika prawa mocy (N) płynów. Indeks ten może być wykorzystywany jako parametry kontroli przepływu w procesach dozowania. "

Do swoich eksperymentów naukowcy wykorzystali polimer i biopolimer: odpowiednio roztwór PVA i roztwór PVA zmieszany z chitozanem. Zestaw pomiarowy zawierał system dozowania płynów, system do pomiaru ciśnienia w strzykawce, system regulacji ciśnienia sprężonego powietrza i system pomiaru wizyjnego.

Właściwości reologiczne roztworów stopniowo ewoluowały po zmieszaniu i umieścić w strzykawce podczas procesu dozowania w ciągu 50 minut. Naukowcy odkryli, że wzrost ciśnienia w strzykawce zwiększa objętość kropli płynu.

"W przypadku różnych znaczników czasowych i zarejestrowanych przyłożonych ciśnień, zmierzone natężenia przepływu były wykorzystywane do konstruowania zależnych od ciśnienia krzywych przepływu płynu co 10 minut dla 6 eksperymentów w przypadku PVA (w ciągu 60 min), "naukowcystan. "... Zgodnie z zależną od ciśnienia krzywą szybkości przepływu płynu, przepływy płynów zarówno PVA, jak i PVA / CS są znacząco wrażliwe na zmiany czasu. Dzięki tym wynikom oczywiste jest, że system pomiaru właściwości reologicznych w czasie rzeczywistym jest niezbędny do zidentyfikowania zachowania przepływu płynu w określonym czasie podczas procesu dozowania płynu. "

Indeks prawa zasilania w czasie zależny od czasu płyny oznaczono jako N, których wartość zmieniła się znacząco w zależności od właściwości reologicznych płynów.

"Są one porównywalne z faktycznym zachowaniem dozowanych płynów, w których stają się one bardziej lepkie (wzrastając n) po ich zmieszaniu i wstrzyknięciu ze strzykawki "- podsumowują naukowcy. "Wynikowy N może być użyty do automatycznego sterowania przepływem płynu w przyszłych badaniach."

Badanie to jest bardzo ekscytujące, ponieważ może znacznie poprawić jakość drukowanych części 3D w przyszłości. System ten może dać ci dokładniejsze informacje o tym, co jest deponowane lub w czasie rzeczywistym ciśnienie w strzykawce lub inne zmienne mogą w przyszłości zostać dostosowane w celu uzyskania bardziej dokładnego odkładania.

Autorami artykułu są Anchyza Yokpradit, Teerawat Tongloy, Supranee Kaewpirom i Siridech Boonsang.

Porozmawiaj o tym i innych tematach drukowania 3D na stronie 3DPrintBoard.com lub podziel się poniższymi przemyśleniami.