מאמר זה מדווח על עבודה שנערך במסגרת פרוייקט "מתקדם משטח הטיפול עבור מכשירים רפואיים להשתלה" ממומן על ידי קרן חדשנות דנמרק. המחבר לאשר בתודה התמיכה של אירופה חדשני הכשרה הרשת MICROMAN "תהליך טביעות אצבע על MICROMANufacturing Net-צורה Zero-defect" במימון בתכנית המסגרת 2020 אופק עבור מחקר וחדשנות של האירופאי איחוד.

1. הוספת פבריקציה נוספת על ידי תוסף ייצור (AM)
<ol><li>עיצוב חללים הדרושים על-ידי תוכנת תכנון בעזרת מחשב (ראה תוספת חומרים עבור הקבצים שבה נעשה שימוש בעבודה זו). הערה: מייצרים את הכיסויים ישירות על הבמה הבניין ללא תמיכה כדי להימנע עיקום התוספות במהלך ריפוי. הסובלנות הוא מ מ 0.05.</li>
	<li>בחר שרף עבור צילום פלמור, בפרט אחד כי יכול לעמוד בלחץ וחום במהלך הזרקה. הערה: שרף שבחרנו (ראה טבלה של חומרים) יש כוח מתיחה של MPa 56, התארכות-הפסקה של 3.5%, חוזק flexural של 115 MPa, של מודולוס flexural של 3350 MPa, סטיה חום לטמפרטורה של 140 ° C18.</li>
	<li>לערבב את התערובת photopolymer מורכב (קניינית חומצתי, אקרילאמיד להשתלב, עם היוזם צילום TiO2 מבוסס) ביסודיות למשך תקופה מינימלית של 30 דקות על-ידי הפעלת המיכל גשמי על גלגלת רטוב-מעבדה בקבוק, flask בשייקר או התקן ערבול דומה.</li>
	<li>הכן את המכונה פלמור של צילום (voxel בגודל של מיקרומטר 16):<ol>
<li>מכונות AM מלמטה למעלה, בדוק כי הציפוי מע מ הוא ניזוק וניקו ביסודיות.</li>
		<li>מכונות מלמעלה למטה, בדוק את מערכת ניגוב עבור כל פגמים.</li>
		<li>בדוק את הבמה לבנות ולהתאים את הצלחת לבנות באמצעות תשובה מכשילה 100 מיקרומטר מד להסטת כראוי את הצלחת לבנות מהר.</li>
		<li>מראש להצית את מקור האור של הכלי מכונת אם אפשר להגיע לטמפרטורה מצב יציב לפני מתקדמים. טמפרטורה זו צריכה להיות 65 ° C במנוע אור ו- 30 מעלות צלזיוס בתוך המיכל.</li>
	</ol>
</li>
	<li>יבא את הגיאומטריה לתוכנה הכנת העבודה. בצע את ההנחיות יצרן המכונה19.<ol>
<li>הקצה המכונה המתאימה פרמטרים כדי להתאים את photopolymer שבחרת (אור בעוצמה, שכבת עובי למכונת שימוש).</li>
		<li>להפעיל את ה-build לרזולוציה הגבוהה ביותר המכונה אנכי (25 מיקרומטר במחקר זה).</li>
	</ol>
</li>
	<li>לנקות את הכיסויים המודפס.<ol>
<li>יש לשטוף אותם אלכוהול איזופרופיל נחשפים באמבט אולטרא במשך 3 דקות יש לשטוף ביסודיות שלוש פעמים, ולוודא כי לא נמצאו שאריות של photopolymer נשאר על פני השטח של התוספות המודפס.</li>
		<li>לאפשר הממס להתאדות לחלוטין בטמפרטורת החדר, להגדיר את הכיסויים desiccator כדי לילה יבש בטמפרטורת החדר.</li>
	</ol>
</li>
	<li>פוסט לרפא את הכיסויים מיובשים באמצעות UV מהבהבת פעמיים, בכל פעם על-ידי 2000 מהבהבת עם תדירות של 10 הבהובים בשנייה (ראה טבלה של חומרים).</li>
</ol>2. הזרקה (IM)
<ol><li>להתקין את המודול הזרקת המיקרו על-קונבנציונאלי הזרקה מכונת (ראה טבלה של חומרים). הערה: במקרה שלנו, המודול הזרקת היה בורג רכוב בזווית של 45°, קוטר בורג היה 8 מ"מ, כח היה 100 kN.</li>
	<li>לטעון את המכסים על צלחות עובש.</li>
</ol><img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig1.jpg"> איור 1: מחשב הזרקת עם עובש. (א) בצד הזריקה מורכב עם הצלחות. תותב מודגשת על ידי עיגול אדום. (ב) הצד מטלטלין מורכב עם הצלחות עם הוצאה ה-pin. תותב מודגשת על ידי עיגול אדום. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57335/57335fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<ol start="3"><li>לקחת בחשבון וריאציות במהלך תהליך ההדפסה, ידנית שינויים כלשהם קלה כדי התוספות הדרושים כדי להתאים את התבנית.</li>
	<li>בורג הלוחות עובש על המכונה.</li>
	<li>לטעון PE בגרגרים על הופר.</li>
	<li>להגדיר את הפרמטר המכונה Tעובש -60 ° C, Tחבית ב 175 ° C, Vהזרקת 65 מ"מ/ס לאפשר מספיק זמן קירור עבור החלק להיות demolded.</li>
	<li>מחממים את הבורג 31 ° C, 155 מעלות צלזיוס, 165 מעלות צלזיוס, 170 ° C, ו 175 ° C מ-1 עד הפגישה החמישית. כאשר הטמפרטורה להמיס 175 ° C, להתחיל הזרקה מדויקת. ברגע החלל מלא, לשמור על הלחץ אריזה של סרגל 300 במשך 5 שניות לפצות על PE הצטמקות.</li>
	<li>פתח את התבנית ולאפשר את הסיכה הפליטה לדחוף את החלק PE מהצד ניד של הוספה. אם החלק PE היא המאמצים על הוספה להוציא את החלק בעבודת יד.</li>
	<li>לעצור את המכונה ב- 100 מחזורים של הזרקה (מחזור מוגדר מתוך העובש סגור עד הוצאת החלק).</li>
</ol>3. איכות הערכה
<ol><li>למדוד את קוטר ועומק של החורים על השרוול לפני הזרקת פלסטיק על ידי לייזר סורק מיקרוסקופ דיגיטלי20 . למדוד על שני מוסיף; על כל הוספה, למדוד ארבעה חורים על שני אזורים עם מרחק שונה לשער "ליד שער" ו- "רחוק מהשער".</li>
</ol><img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig2.jpg"> איור 2: למדוד אזורים מסומנים התמונה CAD של התוספות. (א) הוספה לצד להזזה שיתאימו התחת של העותק המשוכפל; (ב) הצד הזרקת מקביל הצדדים העליונה של העותק המשוכפל. השער הזרקת מאתר במרכז. שני אזורים עם ההבדל המרחק אל השער, "רחוק מהשער" ו "ליד שער" מושווים במחקר. (איור זה שונה מג'אנג. ואח 201722) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57335/57335fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<ol start="2"><li>קוטר מדידה, גובה העמודים על שיני מסומנים המתקבל הזרקה. הערה: לקבץ את החלקים PE שהושג אצוות של-10 חלקים; קרי, 1-10 האצווה הראשונה, 11-20 הוא החבילה השנייה; עד החתיכה האחרונה. להשתמש במדגם אקראי אחד בכל אצווה ולעשות את המידות העליונה או הצדדים האחוריים; בכל צד, למדוד ארבעה עמודים על שני אזורים עם מרחק שונה לשער ("ליד שער" ו "רחוק מהשער").</li>
	<li>ניתוח נתונים בסיועם של עיבוד תוכנה21 על מנת לקבל את המידות התמונה.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Doan, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low-Cost+Photolithographic+Fabrication+of+Nanowires+and+Microfilters+for+Advanced+Bioassay+Devices.">Low-Cost Photolithographic Fabrication of Nanowires and Microfilters for Advanced Bioassay Devices.</a> Sensors. 15 (3), 6091-6104 (2015).</li><li>Lucchetta, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+injection+molded+micro-structured+polystyrene+surfaces+on+proliferation+of+MC3T3-E1+cells.">Effect of injection molded micro-structured polystyrene surfaces on proliferation of MC3T3-E1 cells.</a> Express Polymer Letters. 9 (4), 354-361 (2015).</li><li>Hu, H., Tian, H., Shao, J., Ding, Y., Jiang, C., Liu, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+bifocal+microlens+arrays+based+on+controlled+electrohydrodynamic+reflowing+of+pre-patterned+polymer.">Fabrication of bifocal microlens arrays based on controlled electrohydrodynamic reflowing of pre-patterned polymer.</a> Journal of Micromechanics and Microengineering. 24 (9), 095027 (2014).</li><li>Kolind, K., Dolatshahi-Pirouz, A., Lovmand, J., Pedersen, F. S., Foss, M., Besenbacher, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+combinatorial+screening+of+human+fibroblast+responses+on+micro-structured+surfaces.">A combinatorial screening of human fibroblast responses on micro-structured surfaces.</a> Biomaterials. 31 (35), (2010).</li><li>Wilkinson, C. D., Riehle, M., Wood, M., Gallagher, J., Curtis, A. S. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+use+of+materials+patterned+on+a+nano-+and+micro-metric+scale+in+cellular+engineering.">The use of materials patterned on a nano- and micro-metric scale in cellular engineering.</a> Materials Science and Engineering C. 19 (1-2), 263-269 (2002).</li><li>Hansen, H. N., Hocken, R. J., Tosello, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Replication+of+micro+and+nano+surface+geometries.">Replication of micro and nano surface geometries.</a> CIRP Annals. 60 (2), 695-714 (2011).</li><li>Metwally, K., Barriere, T., Khan-Malek, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Replication+of+micrometric+and+sub-micrometric+structured+surfaces+using+micro-injection+and+micro-injection+compression+moulding.">Replication of micrometric and sub-micrometric structured surfaces using micro-injection and micro-injection compression moulding.</a> International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 83 (5-8), 779-789 (2016).</li><li>Nian, S. -. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+embossing+system+for+replicating+micro-structures+on+curved+surfaces.">Novel embossing system for replicating micro-structures on curved surfaces.</a> International Polymer Processing. 29 (3), 364-370 (2014).</li><li>Bissacco, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Application+of+functional+nano-patterning+to+polymer+medical+micro+implants.">Application of functional nano-patterning to polymer medical micro implants.</a> Proceedings of the 4m/icomm2015 Conference. , (2015).</li><li>Diaz Lantada, A., Piotter, V., Plewa, K., Barie, N., Guttmann, M., Wissmann, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toward+mass+production+of+microtextured+microdevices:+Linking+rapid+prototyping+with+microinjection+molding.">Toward mass production of microtextured microdevices: Linking rapid prototyping with microinjection molding.</a> International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 76 (5-8), 1011-1020 (2015).</li><li>Volpato, N., Solis, D. M., Costa, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+analysis+of+Digital+ABS+as+a+rapid+tooling+material+for+polymer+injection+moulding.">An analysis of Digital ABS as a rapid tooling material for polymer injection moulding.</a> International Journal of Materials and Product Technology. 52 (1-2), 3-16 (2016).</li><li>Mischkot, M., Hansen, H. N., Pedersen, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Additive+manufacturing+for+the+production+of+inserts+for+micro+injection+moulding.">Additive manufacturing for the production of inserts for micro injection moulding.</a> Proceedings of Euspen's 15th International Conference &amp; Exhibition. , (2015).</li><li>Zhang, Y., Hansen, H. N., S&#248;rensen, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Injection+molding+of+micro+pillars+on+vertical+side+walls+using+polyether-ether-ketone+(PEEK).">Injection molding of micro pillars on vertical side walls using polyether-ether-ketone (PEEK).</a> Proceeding of 11th International Conference on Micro Manufacturing. , (2016).</li><li>Zhang, Y., Mischkot, M., Hansen, H. N., Hansen, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Replication+of+microstructures+on+three-dimensional+geometries+by+injection+moulding+of+liquid+silicone+rubber.">Replication of microstructures on three-dimensional geometries by injection moulding of liquid silicone rubber.</a> Proceedings of the 15th International Conference on Metrology and Properties of Engineering Surfaces, ASPE, March 2015. , (2015).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Envisiontec Perfactory MML with ERM. Technical Specifications Document no. MK-MCS-P3MiniMulti-V01-FN-EN. , (2018).</li><li>Hofst&#228;tter, T., Mischkot, M., Pedersen, D. B., Tosello, G., Hansen, H. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evolution+of+surface+texture+and+cracks+during+injection+molding+of+fiber-reinforced,+additively-manufactured,+injection+molding+inserts.">Evolution of surface texture and cracks during injection molding of fiber-reinforced, additively-manufactured, injection molding inserts.</a> Proceedings of ASPE Summer Topical Meeting 2016: Dimensional Accuracy and Surface Finish in Additive Manufacturing. , (2016).</li><li>. Perfactory&#174; Material Available from: <a target="_blank" href="https://envisiontec.com/wp-content/uploads/2016/09/MK-MTS-HTM140IndustrialIV-V01-FN-EN.pdf">https://envisiontec.com/wp-content/uploads/2016/09/MK-MTS-HTM140IndustrialIV-V01-FN-EN.pdf</a> (2017)</li><li>. Software Manual, 2010 Available from: <a target="_blank" href="https://digfablab.wikispaces.com/file/view/Getting+started.pdf">https://digfablab.wikispaces.com/file/view/Getting+started.pdf</a> (2010)</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Olympus LEXT OLS4100 laser scanning digital microscope Manual. , (2018).</li><li>. SPIP&#8482; - Analytical Software for Microscopy Available from: <a target="_blank" href="https://www.imagemet.com/products/spip/">https://www.imagemet.com/products/spip/</a> (2017)</li><li>Zhang, Y., Pedersen, D. B., G&#248;tje, A. S., Mischkot, M., Tosello, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+soft+tooling+process+chain+employing+additive+manufacturing+for+injection+molding+of+a+3d+component+with+micro+pillars.">A soft tooling process chain employing additive manufacturing for injection molding of a 3d component with micro pillars.</a> Journal of Manufacturing Processes. 27, 138-144 (2017).</li></ol>

המחברים אין לחשוף.

שיטה זו מתאימה להרכבת מוסיף עבור פולימר חלקים עם צורות מורכבות. הוא מחליף את חלל עובש פלדה הכלי של מכונת עם סט של כלי רך מוסיף מחומרים פולימרים ההזרקה. עלות וזמן עיבוד שבבי מופחתת בהשוואה שבבי מתכת קונבנציונאלי; לכן, מחזור הייצור מתקצר. זו שרשרת תהליכים מתאים מוצרים בייצור סולם ביניים (מ-10,000 1000 מחזורים בזריקה molding או דומה), אבל הווריאציה גבוהה בעיצוב. יתר על כן, עבור תלת-ממד מוסיף המודפס, בלי לוחיות עובש מיוחדים נדרשים. צלחות פלסטיק הזרקת מסחרי רגיל היו שנרכשו, במכונה כדי להתאים את התוספות.
הטכנולוגי הנוכחי של המדינה, רכה חריטת נכשל על ידי מנגנון ייחודי17. מנגנון כשל זוהתה יקושרו הטמפרטורה סטיה חום של הקדמי רך אבזור, ריקבון הגופה זוהתה עקב outgassing. לכן, השלב הקריטי ביותר הוא לבחור שרף נכון עבור מוסיף המיוצר על ידי הייצור מוספים. המאפיין מכאני ותרמי קובע את החיים של התוספות, קרי, כמה מחזורים זה יכול לעמוד בזמן הזרקת פלסטיק. זה גם קובע את טווח פולימר עי; הטמפרטורה עובש של הפולימר עי לא צריך להיות גבוה יותר מאשר הטמפרטורה הסטה של החומר הוספה.
השלב הקריטי השני בפרוטוקול הוא העיצוב של הקדמי. צריכה להיות מלווה את החוקים הכלליים של שבלונה, יש להימנע חלקים חלש באופן מכני על הוספה פולימר מודפס 3D; אחרת, החיים כלי יושפעו בשל כשלים כמו סדקים.
איכות פני השטח החלקים הזריקה יצוק שהושג הוא מוגבל על ידי תהליך הייצור מוספים יישומית. פוסט עיבוד כמו צריבה כימי הוא פיתרון אפשרי כדי לשפר את איכות השטח. דיוק של תכונות פני השטח הוא בעיה נוספת עקב תהליך הייצור מוספים.
שיטה זו תיצור את האפשרות ליצירת מיקרו תכונות פני השטח בצורה חופשית אמיתית על דרישות חדשות הפגישה פלטפורמה לייצור תעשייתי. לכן, בשיטה זו יש פוטנציאל להיות מיושם, חקר עבור יישומים בקשר הבא הדור מכשירים רפואיים הדורשים מיקרו תכונות על צורות מורכבות, למשל לגבי מכשירים רפואיים או התקנים implanting14 . שיטה זו להקל על יצירת ערך דרך הוצאות מופחתת באופן משמעותי עבור אמצעי אחסון קטנים עד בינוניים סדרת הפקות, בהחלט משפיעים על ציר הזמן עבור הייצור בהפער בין 1-10 התקנים אינדיווידואליים לבין הייצור ההמוני האמיתי. זה יפתח מוצרים חדשים בעלי ערך גבוה, פתרונות עיצוב.

השיטה הציג שמטרתה ייצור מורכב משטח עם תכונות מיקרו של תהליך חריטת רך, קרי, להשתמש הייצור מוספים פולימרים לייצר הכנסות עבור פולימר הזרקה. במילים אחרות, פולימר חלקים עם תפקודי משטחים הם הזרקת מכויר על-ידי הוספת פולימר.
פונקציות פני השטח ניתן למימוש על-ידי תכונות מיקרו; למשל, Doan. et al. 1 ו- Luchetta. et al. 2 להדגים תפקודי משטחים בתחום ביולוגיה של התא, ו- Hu. et al. 3 מראה דוגמה של רכיבים אופטיים, וכו '. סוג אחד של תכונה משטח, עמודים מיקרו, נחקר נמרצות לקידום התפשטות תאים. הם מסוגלים לשפר לקשר בין הרקמות proliferated פני השטח אם העמודים מיקרו הם בדוגמת דרכים מסוימות,4,5.
פולימר שכפולי של תכונות מיקרו נחקרו באינטנסיביות, לכייר מדויק יכולה להיות מושגת על ידי תהליכים רבים6. למשל, Metwally. et al. דיווח דיוק גבוה בין חלקים יצוקים עובש לצורך שכפול של תכונות מיקרו מיקרו תת על משטחים שטוחים7.
ישנם פרוטוקולים רבים עבור ייצור מיקרו העמודים או תכונות; עם זאת, ניתן להחיל רובם רק על משטחים שטוחים או משטחים עם עקמומיות קבועה. למשל, Nian. et al. 8 הראה כי תכונות מיקרו יכולה להיות מושגת על ידי הטבעה חמה על משטח מעוקל. פרוטוקולים אלה אינם מתאימים עבור צורות מורכבות במשטחים תלת מימדי, אשר נדרשים על-ידי רוב מכשירי החיים האמיתיים. ככל הנראה, הזיוף של שלוש חלל תלת-ממדי עם תכונות מיקרו על פני אתגרים פרוטוקולים הנוכחי; בינתיים, הוצאה של החלקים עלול להיכשל עבור עמודי יחס גבוה על משטח מורכב אם הם שאינה ניצבת לכיוון demolding. . Bissacco et al. 9 משמש תבנית תלת-ממד מוסיף והשיג תכונות תת מיקרו על ידי הזרקה; במחקר שלהם, תכונות ספציפיות תת מיקרו עם יחס רוחב-גובה נמוך שנוצר על ידי אלומיניום אלגון תהליך, בהצלחה משוכפלים על-ידי פולימר על רכיב מורכבים.
החוקרים ניסו כרוך הייצור מוספים בשלשלאות תהליך השכפול פולימר על מנת להשיג את מרקם פני השטח מעוצב. . Lantada et al. תיאר שרשרת התהליך מתחיל מ AM טיפוס ולאחר מכן מפעיל טכניקות ציפוי להשגת עובש מתכתי מוסיף עבור הזרקה10. חלקים פולימר המיוצר על ידי AM הוכיחו להיות ישים ישירות כמו עובש מוסיף11,12, זהו התהליך אבזור רך הוצג פרוטוקול זה.
בעבודה הקודמת שלנו, אנחנו הראו כי Ø4 מיקרומטר הצצה עמודים (גבוהה 2 מיקרומטר) היו demolded בהצלחה על קיר אנכי על ידי הזרקה13. פרוטוקול זה, הגורם הנבדק היא טבעת עם ארבע שיני, כל אחד מאופיין על ידי בעל זווית של 60 מעלות. מוצר זה נחקר על ידי ג'אנג. et al. 14, שבו תכונות מיקרו הוכנסו על-ידי יישום pre-fabricated צלחות ניקל, עמודים מיקרו (Ø4 מיקרומטר) עם יחס של 0.5 התקבלו על ידי הזרקה גומי סיליקון על שיני.
ב שיטת שהוצגו, ניתן להשיג תכונות מיקרו על משטחים מורכבות שנוצרו על-ידי שרשרת תהליך אבזור רך. עובש פלדה חללים מוחלפים על-ידי קבוצת מוסיף שנעשו על ידי מע מ AM המבוססות על צילום-הפילמור. לעומת מתכת AM, photopolymer מבוסס אני טכנולוגיה הוא מסוגל להשיג דיוק גבוה15. יתר על כן, עלות וזמן עיבוד שבבי פוחת באופן משמעותי בהשוואה לתהליכים אבזור המקובלת המבוססת על עיבוד שבבי CNC. על-פי האחרונות חקר מקרה16, באמצעות חריטת קלים עבור thermoforming, העלות הוא מופחת על ידי 91%, ואילו הפעם נצרך הוא מופחת על ידי 93%. פרוטוקול זה מתאים מוצרים הדורשים גמישות עיצוב גבוהה בעלת נפח הייצור ביניים. הוכח, מוסיף המיוצרים סיב פחמן מחוזק photopolymers יכול לעמוד עד 2500 הזרקה מחזורים פוליאתילן לפני עובש ניכרת הידרדרות17. הבחירה של החומר הזריקה יצוק מוגבל על ידי תכונות תרמיות photopolymer שבחרת עבור מוסיף. לא ניתן להחיל פולימרים עם טמפרטורות ההיתוך גבוהה בחור photopolymer. במחקר זה, פוליאתילן (PE) נבחרה לנהל במבחן ההזרקה.

<table><tbody><tr><td>Photopolymer resin</td><td>EnvisionTec</td><td>HTM140 V2</td><td></td></tr><tr><td>Resin mixing device</td><td>IKA</td><td>Vortex Genius 3</td><td></td></tr><tr><td>3d printer</td><td>Envisiontec</td><td>Perfactory 3&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>UV light flash unit</td><td>EnvisionTec</td><td>Otoflash unit</td><td></td></tr><tr><td>Polyethylene</td><td>lyondellbasell</td><td>PE Purell 1840</td><td></td></tr><tr><td>Injection moulding machine</td><td>Arburg</td><td>Allrounder 370A&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Image processing</td><td>SPIP</td><td>6.2.8</td><td></td></tr></tbody></table>

a soft tooling process chain for injection molding of a 3d component with micro pillars

מטרת מאמר זה היא להציג את השיטה של שרשרת תהליך אבזור רך העסקת כתוסף בייצור (AM) להרכבת מוסיף לכייר הזרקת עם תכונות פני השטח מיקרו. התוספות חריטת רך מיוצרים על ידי דיגיטלית אור עיבוד (מע מ צילום הפילמור) באמצעות photopolymer כי יכול לעמוד temperaturea גבוה יחסית. החלק מיוצרים כאן יש ארבע שיני עם זווית של 60 מעלות. עמודי מיקרו (Ø200 מיקרומטר, יחס גובה-רוחב של 1) מסודרות על המשטחים לפי שתי שורות. פוליאתילן (PE) הזרקה עם התוספות אבזור רך משמש כדי לפברק את החלקים הסופי. שיטה זו ממחישה כי זה ריאלי להשיג חלקים הזריקה יצוק עם מזערים על גאומטריה מורכבת על ידי תוסף מוסיף מיוצרים. עלות וזמן עיבוד שבבי פוחת באופן משמעותי בהשוואה לתהליכים אבזור קונבנציונאלי המבוסס על מחשב בקרת נומרית (CNC) עיבוד שבבי. הממדים של התכונות מיקרו מושפעים תהליך הייצור מוספים יישומית. החיים של התוספות קובע כי תהליך זה מתאים יותר לייצור נסיוני. הדיוק של ההפקה מוסיף הוא מוגבל על ידי תהליך הייצור מוספים גם כן.

איור 3 מראה את הכיסויים מפוברק על ידי AM ואת החלקים PE המיוצר על ידי הזרקת פלסטיק. שתי שורות של בורות עגולים היו אנכי אל פני השטח על שיני (איור 3 (b)). המימד הנומינלי של החורים על השרוול הוא Ø200 מיקרומטר מיקרומטר 200 לעומק, עם מיקרומטר מרכז למרכז מרחק 400. המבנים שכבה עקב תהליך AM הם נראים בבירור. על קו ימין למטה יש סימן מתקפלים גלוי, אשר התקיימה בשוגג במהלך ההכנות ב- SEM.
תהליך demolding מודגם באיור4. עמודי אינם מקבילים לכיוון demolding. לא עמוד שבירת נצפתה כל הדגימות למדה (איור 5). במובן זה, demolding היה מוצלח. זה כבר נראה לעין כי התווך על המיקום הרחוק-מה-שער הם יותר נמוך בעיקר בצדו העליון בשל הירידה בלחץ. לגבי הקוטר, ההבדל בין עמדות אינם בולטים כמו לגבי הגובה.
איור 6 ו- 7 איור להמחיש איך השכפול מופצות לאורך 100 במחזורים של הזרקת פלסטיק. מידת שכפול מוגדרת על-ידי היחס בין המימד של העמודים לבין המימד של התוספות. לאורך 100 המחזורים, תהליך יציב הושג בבית כל עמדה לגבי שכפול אנכי והן לרוחב. המימד של החורים על התוספות היו ללא שינוי לאחר הזרקת פלסטיק, אשר אישרה מסקנה זו. גובה העמודים ממוקם רחוק מהשער היו נמוכות יותר מאשר להציב ליד השער, כי פולימר זרימה עולה צמיגות שלה. כאשר אורך זרימה מגביר.
הפרמטרים לכייר הזרקת היו מגוונות בתוך הטווח המותר ע י חומרים גליון הנתונים. בחלון תהליך בחנו, רוב מסלולי הגיעו יותר מ-80 מחזורים, המאשר כי הכלי חיי אני מוסיף לא הושפע בחלון תהליך בחנו. עם זאת, פיצוח התרחשה המכסים על הצד הזרקת ב בדיקות כאשר הלחץ הזרקת היה גבוה. זאת בשל החלק במרכז תותב להיות הרבה יותר רזה.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig3.jpg"> איור 3: מוסיף והעתקים. (א) מוסיף המיוצר על ידי תהליך הייצור מוספים יוצרים את חלל עובש; מוצג בעותק משוכפל אחד פוליאתילן (PE) המיוצר על ידי הזרקת פלסטיק. הסימנים על הסרגל הפניה מילימטרים; מספרים לסמן סנטימטרים. (ב) מיקרוסקופ אלקטרונים סריקה (SEM) תמונת מראה פני תותב; (ג) במיקרוסקופ אלקטרוני מראה פני השטח החלקים PE שנעשו על ידי הזרקת פלסטיק. ((א) ו- (ב) שונו מ מ. ואח 2017 ג'אנג22) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57335/57335fig3large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig4.jpg"> איור 4: מוצלח demolding. Demolding היה מוצלח למרות עמודי אינם מקבילים לכיוון demolding. (א) בתבניות לסגור ולפתוח (ב) תבניות עבור demolding. (איור זה שונה מג'אנג. ואח 201722) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57335/57335fig4large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig5.jpg"> איור 5: SEM דימוי להציג צד של שן אחת אקראית. העמדות ארבע ובדוקים מסומנות על התמונה. (איור זה שונה מג'אנג. ואח 201722) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57335/57335fig5large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig6.jpg"> איור 6: עמוד גובה שכפול מעלות. מידת שכפול גובה עמוד מוגדרת על-ידי הגובה של העמוד/עומק החור. הערך הממוצע של דרגת שכפול-ארבע העמדות הוצגה בכל אצווה. דוגמא שנבחרו באקראי אחת נמדדה בכל אצווה. ארבע העמדות "גב-פאר" עבור המיקום רחוק מהשער בצדו האחורי, "גב-ליד" עבור המיקום ליד השער בצד האחורי, "העליונה הרחוקה" עבור המיקום רחוק מהשער-למעלה, "העליון-ליד" עבור המיקום ליד השער בצד העליון. (איור זה שונה מג'אנג. ואח 2017 22) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57335/57335fig6large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig7.jpg"> איור 7: עמוד קוטר שכפול מעלות. מידת שכפול קוטר עמודי מוגדרת על-ידי קוטר של העמוד/קוטר החור. הערך הממוצע של דרגת שכפול-ארבע העמדות הוצגה בכל אצווה. דוגמא שנבחרו באקראי אחת נמדדה בכל אצווה. ארבע העמדות "גב-פאר" עבור המיקום רחוק מהשער בצדו האחורי, "גב-ליד" עבור המיקום ליד השער בצד האחורי, "העליונה הרחוקה" עבור המיקום רחוק מהשער-למעלה, "העליון-ליד" לתפקיד ליד השער בצד העליון. (איור זה השתנה מ. ואח 2017 ג'אנג 22). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57335/57335fig7large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>

Watch this Scientific Journal Video about A Soft Tooling Process Chain for Injection Molding of a 3D Component with Micro Pillars at JoVE.com

A Soft Tooling Process Chain for Injection Molding of a 3D Component with Micro Pillars

עמודי רשת אבזור רך בתהליך הזרקה של רכיב 3D עם מיקרו

פרוטוקול עבור בדיית הזרקה מוסיף על גאומטריה מורכבת עם תכונות מיקרו על משטחים העסקת כתוסף בייצור (AM) מוצג.

The purpose of this paper is to present the method of a soft tooling process chain employing Additive Manufacturing (AM) for fabrication of injection ...

a-soft-tooling-process-chain-for-injection-molding-3d-component-with

Research

JoVE Journal

Engineering

12.5K Views.  Technical University of Denmark. פרוטוקול עבור בדיית הזרקה מוסיף על גאומטריה מורכבת עם תכונות מיקרו על משטחים העסקת כתוסף בייצור (AM) מוצג.

Video: A Soft Tooling Process Chain for Injection Molding of a 3D Component with Micro Pillars

Micropunching Lithography for Generating Micro- and Submicron-patterns on Polymer Substrates

Conducting polymers have attracted great attention since the discovery of high conductivity in doped polyacetylene in 19771. They offer the advantages of low weight, easy tailoring of properties and a wide spectrum of applications2,3. Due to sensitivity of conducting polymers to environmental conditions (e.g., air, oxygen, moisture, high temperature and chemical solutions), lithographic techniques present significant technical challenges when working with these materials4. For example, current photolithographic methods, such as ultra-violet (UV), are unsuitable for patterning the conducting polymers due to the involvement of wet and/or dry etching processes in these methods. In addition, current micro/nanosystems mainly have a planar form5,6. One layer of structures is built on the top surfaces of another layer of fabricated features. Multiple layers of these structures are stacked together to form numerous devices on a common substrate. The sidewall surfaces of the microstructures have not been used in constructing devices. On the other hand, sidewall patterns could be used, for example, to build 3-D circuits, modify fluidic channels and direct horizontal growth of nanowires and nanotubes.
A macropunching method has been applied in the manufacturing industry to create macropatterns in a sheet metal for over a hundred years. Motivated by this approach, we have developed a micropunching lithography method (MPL) to overcome the obstacles of patterning conducting polymers and generating sidewall patterns. Like the macropunching method, the MPL also includes two operations (Fig. 1): (i) cutting; and (ii) drawing. The "cutting" operation was applied to pattern three conducting polymers4, polypyrrole (PPy), Poly(3,4-ethylenedioxythiophen)-poly(4-styrenesulphonate) (PEDOT) and polyaniline (PANI). It was also employed to create Al microstructures7. The fabricated microstructures of conducting polymers have been used as humidity8, chemical8, and glucose sensors9. Combined microstructures of Al and conducting polymers have been employed to fabricate capacitors and various heterojunctions9,10,11. The "cutting" operation was also applied to generate submicron-patterns, such as 100- and 500-nm-wide PPy lines as well as 100-nm-wide Au wires. The "drawing" operation was employed for two applications: (i) produce Au sidewall patterns on high density polyethylene (HDPE) channels which could be used for building 3D microsystems12,13,14, and (ii) fabricate polydimethylsiloxane (PDMS) micropillars on HDPE substrates to increase the contact angle of the channel15.

A micropunching lithography approach is developed to generate micro- and submicron-patterns on top, sidewall and bottom surfaces of polymer substrates. It overcomes the obstacles of patterning conducting polymers and generating sidewall patterns. This method allows rapid fabrication of multiple features and is free of aggressive chemistry.

Micropunching ליתוגרפיה לייצור מיקרו submicron דפוסי פולימר על מצעים

Conducting polymers have attracted great attention since the discovery of high conductivity in doped polyacetylene in 19771. They offer the advantages of ...

Process of Making Three-dimensional Microstructures using Vaporization of a Sacrificial Component

Vascular structures in natural systems are able to provide high mass transport through high surface areas and optimized structure. Few synthetic material fabrication techniques are able to mimic the complexity of these structures while maintaining scalability. The Vaporization of a Sacrificial Component (VaSC) process is able to do so. This process uses sacrificial fibers as a template to form hollow, cylindrical microchannels embedded within a matrix. Tin (II) oxalate (SnOx) is embedded within poly(lactic) acid (PLA) fibers which facilitates the use of this process. The SnOx catalyzes the depolymerization of the PLA fibers at lower temperatures. The lactic acid monomers are gaseous at these temperatures and can be removed from the embedded matrix at temperatures that do not damage the matrix. Here we show a method for aligning these fibers using micromachined plates and a tensioning device to create complex patterns of three-dimensionally arrayed microchannels. The process allows the exploration of virtually any arrangement of fiber topologies and structures.

The Vaporization of a Sacrificial Component (VaSC) process is used to fabricate microvascular structures. This procedure uses sacrificial poly(lactic) acid fibers to form hollow microchannels with precise 3D geometric positioning provided by laser micromachined guide plates.

תהליך של הפיכת Microstructures תלת ממדי באמצעות אידוי של רכיב של קורבן

Vascular structures in natural systems are able to provide high mass transport through high surface areas and optimized structure. Few synthetic material ...

Manufacturing of Three-dimensionally Microstructured Nanocomposites through Microfluidic Infiltration

Microstructured composite beams reinforced with complex three-dimensionally (3D) patterned nanocomposite microfilaments are fabricated via nanocomposite in&#64257;ltration of 3D interconnected microfluidic networks. The manufacturing of the reinforced beams begins with the fabrication of microfluidic networks, which involves layer-by-layer deposition of fugitive ink filaments using a dispensing robot, filling the empty space between filaments using a low viscosity resin, curing the resin and finally removing the ink.&#160;Self-supported 3D structures with other geometries and many layers (e.g.&#160;a few hundreds layers) could be built using this method. The resulting tubular micro&#64258;uidic networks are then infiltrated with thermosetting nanocomposite suspensions containing nanofillers (e.g.&#160;single-walled carbon nanotubes), and subsequently cured. The infiltration is done by applying a pressure gradient between two ends of the empty network (either by applying a vacuum or vacuum-assisted microinjection). Prior to the infiltration, the nanocomposite suspensions are prepared by dispersing nanofillers into polymer matrices using ultrasonication and three-roll mixing methods. The nanocomposites (i.e.&#160;materials infiltrated) are then solidified under UV exposure/heat cure, resulting in a 3D-reinforced composite structure. The technique presented here enables the design of functional nanocomposite macroscopic products for microengineering applications such as actuators and sensors.

Three-dimensional (3D) microstructured composite beams are fabricated through the directed and localized infiltration of nanocomposites into 3D porous microfluidic networks. The flexibility of this manufacturing method enables the utilization of different thermosetting materials and nanofillers in order to achieve a variety of functional 3D reinforced nanocomposite macroscopic products.

ייצור של Nanocomposites microstructured תלת ממדי באמצעות Microfluidic הסתננות

Microstructured composite beams reinforced with complex three-dimensionally (3D) patterned nanocomposite microfilaments are fabricated via nanocomposite ...

Chemistry

Micro-masonry for 3D Additive Micromanufacturing

Transfer printing is a method to transfer solid micro/nanoscale materials (herein called &#8216;inks&#8217;) from a substrate where they are generated to a different substrate by utilizing elastomeric stamps. Transfer printing enables the integration of heterogeneous materials to fabricate unexampled structures or functional systems that are found in recent advanced devices such as flexible and stretchable solar cells and LED arrays. While transfer printing exhibits unique features in material assembly capability, the use of adhesive layers or the surface modification such as deposition of self-assembled monolayer (SAM) on substrates for enhancing printing processes hinders its wide adaptation in microassembly of microelectromechanical system (MEMS) structures and devices. To overcome this shortcoming, we developed an advanced mode of transfer printing which deterministically assembles individual microscale objects solely through controlling surface contact area without any surface alteration. The absence of an adhesive layer or other modification and the subsequent material bonding processes ensure not only mechanical bonding, but also thermal and electrical connection between assembled materials, which further opens various applications in adaptation in building unusual MEMS devices.

This paper introduces a 3D additive micromanufacturing strategy (termed &#8216;micro-masonry&#8217;) for the flexible fabrication of microelectromechanical system (MEMS) structures and devices. This approach involves transfer printing-based assembly of micro/nanoscale materials in conjunction with rapid thermal annealing-enabled material bonding techniques.

מיקרו בנייה לMicromanufacturing 3D תוסף

Transfer printing is a method to transfer solid micro/nanoscale materials (herein called &#8216;inks&#8217;) from a substrate where they are generated to ...

Microfabrication of Chip-sized Scaffolds for Three-dimensional Cell cultivation

Using microfabrication technologies is a prerequisite to create scaffolds of reproducible geometry and constant quality for three-dimensional cell cultivation. These technologies offer a wide spectrum of advantages not only for manufacturing but also for different applications. The size and shape of formed cell clusters can be influenced by the exact and reproducible architecture of the microfabricated scaffold and, therefore, the diffusion path length of nutrients and gases can be controlled.1 This is unquestionably a useful tool to prevent apoptosis and necrosis of cells due to an insufficient nutrient and gas supply or removal of cellular metabolites.
Our polymer chip, called CellChip, has the outer dimensions of 2 x 2 cm with a central microstructured area. This area is subdivided into an array of up to 1156 microcontainers with a typical dimension of 300 m edge length for the cubic design (cp- or cf-chip) or of 300 m diameter and depth for the round design (r-chip).2
So far, hot embossing or micro injection moulding (in combination with subsequent laborious machining of the parts) was used for the fabrication of the microstructured chips. Basically, micro injection moulding is one of the only polymer based replication techniques that, up to now, is capable for mass production of polymer microstructures.3 However, both techniques have certain unwanted limitations due to the processing of a viscous polymer melt with the generation of very thin walls or integrated through holes. In case of the CellChip, thin bottom layers are necessary to perforate the polymer and provide small pores of defined size to supply cells with culture medium e.g. by microfluidic perfusion of the containers.
In order to overcome these limitations and to reduce the manufacturing costs we have developed a new microtechnical approach on the basis of a down-scaled thermoforming process. For the manufacturing of highly porous and thin walled polymer chips, we use a combination of heavy ion irradiation, microthermoforming and track etching. In this so called "SMART" process (Substrate Modification And Replication by Thermoforming) thin polymer films are irradiated with energetic heavy projectiles of several hundred MeV introducing so-called "latent tracks" Subsequently, the film in a rubber elastic state is formed into three dimensional parts without modifying or annealing the tracks. After the forming process, selective chemical etching finally converts the tracks into cylindrical pores of adjustable diameter.

We present two processes for the microfabrication of porous polymer chips for three-dimensional cell cultivation. The first one is hot embossing combined with a solvent vapour welding process. The second one uses a recently developed microthermoforming process combined with ion track technology leading to a significant simplification of manufacture.

Microfabrication של שבב בגודל פיגומים לעיבוד תלת ממדי נייד

Using microfabrication technologies is a prerequisite to create scaffolds of reproducible geometry and constant quality for three-dimensional cell ...

Biology

Rapid and Low-cost Prototyping of Medical Devices Using 3D Printed Molds for Liquid Injection Molding

Biologically inert elastomers such as silicone are favorable materials for medical device fabrication, but forming and curing these elastomers using traditional liquid injection molding processes can be an expensive process due to tooling and equipment costs. As a result, it has traditionally been impractical to use liquid injection molding for low-cost, rapid prototyping applications. We have devised a method for rapid and low-cost production of liquid elastomer injection molded devices that utilizes fused deposition modeling 3D printers for mold design and a modified desiccator as an injection system. Low costs and rapid turnaround time in this technique lower the barrier to iteratively designing and prototyping complex elastomer devices. Furthermore, CAD models developed in this process can be later adapted for metal mold tooling design, enabling an easy transition to a traditional injection molding process. We have used this technique to manufacture intravaginal probes involving complex geometries, as well as overmolding over metal parts, using tools commonly available within an academic research laboratory. However, this technique can be easily adapted to create liquid injection molded devices for many other applications.

We have devised a method for low-cost and rapid prototyping of liquid elastomer rubber injection molded devices by using fused deposition modeling 3D printers for mold design and a modified desiccator as a liquid injection system.

דיגום מהיר ועלות נמוכה של מכשירים רפואיים באמצעות 3D מודפס תבניות להזרקת נוזלים

Biologically inert elastomers such as silicone are favorable materials for medical device fabrication, but forming and curing these elastomers using ...

Bioengineering

Patterning of Microorganisms and Microparticles through Sequential Capillarity-assisted Assembly

Controlled patterning of microorganisms into defined spatial arrangements offers unique possibilities for a broad range of biological applications, including studies of microbial physiology and interactions. At the simplest level, accurate spatial patterning of microorganisms would enable reliable, long-term imaging of large numbers of individual cells and transform the ability to quantitatively study distance-dependent microbe-microbe interactions. More uniquely, coupling accurate spatial patterning and full control over environmental conditions, as offered by microfluidic technology, would provide a powerful and versatile platform for single-cell studies in microbial ecology. 
This paper presents a microfluidic platform to produce versatile and user-defined patterns of microorganisms within a microfluidic channel, allowing complete optical access for long-term, high-throughput monitoring. This new microfluidic technology is based on capillarity-assisted particle assembly and exploits the capillary forces arising from the controlled motion of an evaporating suspension inside a microfluidic channel to deposit individual microsized objects in an array of traps microfabricated onto a polydimethylsiloxane (PDMS) substrate. Sequential depositions generate the desired spatial layout of single or multiple types of micro-sized objects, dictated solely by the geometry of the traps and the filling sequence. 
The platform has been calibrated using colloidal particles of different dimensions and materials: it has proven to be a powerful tool to generate diverse colloidal patterns and perform surface functionalization of trapped particles. Furthermore, the platform was tested on microbial cells, using Escherichia coli cells as a model bacterium. Thousands of individual cells were patterned on the surface, and their growth was monitored over time. In this platform, the coupling of single-cell deposition and microfluidic technology allows both geometric patterning of microorganisms and precise control of environmental conditions. It thus opens a window into the physiology of single microbes and the ecology of microbe-microbe interactions, as shown by preliminary experiments.

We present a technology that uses capillarity-assisted assembly in a microfluidic platform to pattern micro-sized objects suspended in a liquid, such as bacteria and colloids, into prescribed arrays on a polydimethylsiloxane substrate.

דפוס של מיקרואורגניזמים ומיקרו-חלקיקים באמצעות הרכבה בסיוע נימים רציפים

Controlled patterning of microorganisms into defined spatial arrangements offers unique possibilities for a broad range of biological applications, ...

Assembly and Characterization of an External Driver for the Generation of Sub-Kilohertz Oscillatory Flow in Microchannels

Microfluidic technology has become a standard tool in chemical and biological laboratories for both analysis and synthesis. The injection of liquid samples, such as chemical reagents and cell cultures, is predominantly accomplished through steady flows that are typically driven by syringe pumps, gravity, or capillary forces. The use of complementary oscillatory flows is seldom considered in applications despite its numerous advantages as recently demonstrated in the literature. The significant technical barrier to the implementation of oscillatory flows in microchannels is likely responsible for the lack of its widespread adoption. Advanced commercial syringe pumps that can produce oscillatory flow, are often more expensive and only work for frequencies less than 1 Hz. Here, the assembly and operation of a low-cost, plug-and-play type speaker-based apparatus that generates oscillatory flow in microchannels is demonstrated. High-fidelity harmonic oscillatory flows with frequencies ranging from 10-1000 Hz can be achieved along with independent amplitude control. Amplitudes ranging from 10-600 &#181;m can be achieved throughout the entire range of operation, including amplitudes &#62; 1 mm at the resonant frequency, in a typical microchannel. Although the oscillation frequency is determined by the speaker, we illustrate that the oscillation amplitude is sensitive to fluid properties and channel geometry. Specifically, the oscillation amplitude decreases with increasing channel circuit length and liquid viscosity, and in contrast, the amplitude increases with increasing speaker tube thickness and length. Additionally, the apparatus requires no prior features to be designed on the microchannel and is easily detachable. It can be used simultaneously with a steady flow created by a syringe pump to generate pulsatile flows.

The protocol demonstrates a convenient method to produce harmonic oscillatory flow from 10-1000 Hz in microchannels. This is performed by interfacing a computer-controlled speaker diaphragm to the microchannel in a modular manner.

הרכבה ואפיון של דרייבר חיצוני ליצירת זרימה תנודתית תת-קילוהרץ במיקרו-ערוצים

Microfluidic technology has become a standard tool in chemical and biological laboratories for both analysis and synthesis. The injection of liquid ...

Three-dimensional Printing of Thermoplastic Materials to Create Automated Syringe Pumps with Feedback Control for Microfluidic Applications

Microfluidics has become a critical tool in research across the biological, chemical, and physical sciences. One important component of microfluidic experimentation is a stable fluid handling system capable of accurately providing an inlet flow rate or inlet pressure. Here, we have developed a syringe pump system capable of controlling and regulating the inlet fluid pressure delivered to a microfluidic device. This system was designed using low-cost materials and additive manufacturing principles, leveraging three-dimensional (3D) printing of thermoplastic materials and off-the-shelf components whenever possible. This system is composed of three main components: a syringe pump, a pressure transducer, and a programmable microcontroller. Within this paper, we detail a set of protocols for fabricating, assembling, and programming this syringe pump system. Furthermore, we have included representative results that demonstrate high-fidelity, feedback control of inlet pressure using this system. We expect this protocol will allow researchers to fabricate low-cost syringe pump systems, lowering the entry barrier for the use of microfluidics in biomedical, chemical, and materials research.

Here we present a protocol to construct a pressure-controlled syringe pump to be used in microfluidic applications. This syringe pump is made from an&#160;additively manufactured body, off-the-shelf hardware, and open-source electronics. The resulting system is low-cost, straightforward to build, and delivers well-regulated fluid flow to enable rapid microfluidic research.

תלת מימדי הדפסה של חומרים תרמופלסטיים כדי ליצור אוטומטית משאבות מזרק עם בקרת משוב עבור יישומים Microfluidic

Microfluidics has become a critical tool in research across the biological, chemical, and physical sciences. One important component of microfluidic ...

Interlinked Macroporous 3D Scaffolds from Microgel Rods

A two-component system of functionalized microgels from microfluidics allows for fast interlinking into 3D macroporous constructs in aqueous solutions without further additives. Continuous photoinitiated on-chip gelation enables variation of the microgel aspect ratio, which determines the building block properties for the obtained constructs. Glycidyl methacrylate (GMA) or 2-aminoethyl methacrylate (AMA) monomers are copolymerized into the microgel network based on polyethylene glycol (PEG) star-polymers to achieve either epoxy or amine functionality. A focusing oil flow is introduced into the microfluidic outlet structure to ensure continuous collection of the functionalized microgel rods. Based on a recent publication, microgel rod-based constructs result in larger pores of several hundred micrometers and, at the same time, lead to overall higher scaffold stability in comparison to a spherical-based model. In this way, it is possible to produce higher-volume constructs with more free volume while reducing the amount of material required. The interlinked macroporous scaffolds can be picked up and transported without damage or disintegration. Amine and epoxy groups not involved in interlinking remain active and can be used independently for post-modification. This protocol describes an optimized method for the fabrication of microgel rods to form macroporous interlinked scaffolds that can be utilized for subsequent cell experiments.

Microgel rods with complementary reactive groups are produced via microfluidics with the ability to interlink in aqueous solution. The anisometric microgels jam and interlink into stable constructs with larger pores compared to spherical-based systems. Microgels modified with GRGDS-PC form macroporous 3D constructs that can be used for cell culture.

פיגומים תלת-ממדיים מקרו-נקבוביים משולבים ממוטות מיקרוג'ל

A two-component system of functionalized microgels from microfluidics allows for fast interlinking into 3D macroporous constructs in aqueous solutions ...