La fabrication en deux phases de liquide solide peut également être appliquée à la fabrication de matériaux de microsphère structurelle dans divers domaines d’étude, y compris les secteurs de l’électronique, de la biopharmaceutique, de l’énergie et de la défense. Ce système ne nécessite pas de fils ou de connexion électrique et permet de mesurer un large éventail d’applications liées à la déformation de la microstructure. Avant de commencer la procédure, construisez une plate-forme expérimentale qui comprend une imprimante 3D modifiée, un indicateur de jauge de contrainte, un dispositif de conduite, un cadre de soutien, une barre d’aluminium, une lentille PDMS, un smartphone, des poids, un amplificateur imprimé et une jauge de contrainte.
Réglez la hauteur de la couche de nylon dans l’imprimante à 0,05 millimètre. Réglez le diamètre de la tête d’impression à 0,2 millimètre, et réglez la température de la buse à 220 degrés Celsius. Réglez la vitesse d’impression à 2000 millimètres par minute.
Ajustez l’orientation de la tête d’extrusion sphérique de sorte que la buse métallique fait face à la plate-forme à basse température et imprimez un contour pour assurer une extrusion normale. Ensuite, accrochez le nylon sur la colonne. L’extrémité avant doit entrer dans le récipient de bobine d’impression pour être fondue par la buse métallique.
Pour assembler le microscope PDMS, utilisez un agitateur magnétique pour mélanger un rapport de poids de 10 pour un précurseur pdms à la solution d’agent de séchage et de gazer le mélange pendant 40 minutes. Lorsque toutes les bulles ont été enlevées, verser le mélange dans le récipient PDMS de la tête d’extrusion sphérique et faire pivoter la tête d’extrusion sphérique et la plate-forme de sorte que la buse en plastique fait face à la plate-forme à haute température. Réglez l’incrément de buse en plastique à 50 microlitres et utilisez la rotation de la buse et le moteur stepper dans l’axe Z pour placer l’extrémité inférieure de l’appareil pipette à 20 millimètres du moule.
Ensuite, chauffer la plate-forme à haute température et presser le récipient PDMS pour imprimer l’objectif PDMS. Lorsque l’objectif PDMS imprimé a refroidi à température ambiante, utilisez des pinces en caoutchouc pour l’enlever de l’imprimante. Pour effectuer une mesure de contrainte d’essai de chargement, utilisez des écrous et des boulons pour fixer une extrémité d’une barre 380 par 51 par 3,8 millimètres d’aluminium 6063-T83 à la table d’opération et dessiner une croix au centre et 160 millimètres de l’extrémité libre du faisceau en porte-à-faux.
Pour enlever la couche d’oxyde sur le faisceau, polir la surface avec du papier de verre fin à un angle d’environ 45 degrés de la direction de la grille de fil de jauge de contrainte. Utilisez de la laine de coton trempée dans de l’acétone pour essuyer la surface du faisceau de porte-à-faux poncé et la surface de la pâte de jauge de contrainte. Connectez ensuite le dispositif de conduite et l’indicateur de jauge de contrainte et allumez la puissance.
Ensuite, montez une jauge de contrainte sur la surface centrale de la barre d’aluminium à son extrémité fixe et fixez un poids standard à l’extrémité libre du faisceau en porte-à-faux pour contrôler l’entrée de force concentrée. Enregistrez une lecture de base à l’aide d’un indicateur conventionnel de jauge de contrainte à l’aide d’une méthode de connexion quart pont avant de remplacer la jauge de contrainte par un amplificateur en nylon. Fixez l’objectif PDMS sur un appareil photo pour smartphone avec un capteur de huit mégapixels à une distance de mise au point de 29 millimètres et ajustez la longueur focale de l’appareil jusqu’à ce qu’une image claire soit obtenue.
Ensuite, utilisez le microscope PDMS pour lire le déplacement du pointeur. Pour effectuer une analyse d’éléments finis, importez le faisceau en porte-à-faux et le mécanisme d’amplification dans la bibliothèque matérielle du logiciel et simulez leurs positions de placement. Analyser les propriétés mécaniques du pointeur de mécanisme d’amplification sous l’action d’un faisceau en porte-à-faux et utiliser des éléments tétraèdres avec une taille d’élément fin pour générer des mailles pour une utilisation dans les modèles géométriques 3D.
Ensuite, affiner les charnières flexure, en particulier la charnière entre le pointeur et les autres corps, et appliquer une force concentrée d’un newton au centre de l’extrémité libre du faisceau en porte-à-faux. À mesure que la température de la plate-forme augmente, le diamètre de la gouttelette et le rayon de courbure diminuent, et l’angle de contact augmente. Ici, une comparaison de la mesure expérimentale du déplacement avec les simulations FEA pour nylon est montrée, tandis que ce graphique illustre les écarts minimaux et maximaux entre les pentes pour abs.
Dans cette expérience représentative, les sensibilités de mesure pour le nylon et l’ABS ont été déterminées. Il est difficile de contrôler la température de moulage de l’objectif PDMS. Nous utilisons un thermomètre à rayonnement infrarouge sans contact et une plate-forme à haute température pour nous assurer que les changements de température sont dans la tolérance.
Cette méthode de fabrication à liquide solide peut également être appliquée à des études dans le domaine biopharmaceutique, en particulier pour la préparation de structures de microsphère.
