ייצור תוסף של רכיבי קרמיקה מדורגים פונקציונלית באמצעות טכנולוגיות ייצור קרמי מבוססות ליטוגרפיה יכול לעזור לפתח מבני שתלים רפואיים חדשניים ממוטבים לתפקוד. היתרון העיקרי של טכניקת ייצור תוסף זה הוא ברזולוציה גבוהה. ייצור רכיבים קרמיים בשיטות סטריאוליטוגרפיות מספק דיוק גבוה וחלקים בצפיפות גבוהה.
עבור הליך זה, להשתמש אבקות קרמיקה טוהר גבוה עם גודל חלקיקי אמין של פחות מ 0.5 מיקרומטר, התפלגות גודל חלקיקים צר, ושטח פנים ספציפי של כ 7 מטרים רבועים לגרם. בקערת טחינה, מערבבים את האבקה ואתנול מוחלט ביחס מסה של 80 עד 20. מוסיפים כדור טחנה בקוטר 1 עד 2 מילימטר במסה שווה לאבקה.
לאחר מכן, מוסיפים כ 0.5 עד 2% לפי משקל של סוכן פיזור, בהתאם לכמות האבקה. טחנה את התערובת במשך 2 שעות ב 250 סל"ד במפעל כדור פלנטרי. לאחר מכן, להסיר את כדורי הטחנה באמצעות siv, עם 500 פתחי מיקרומטר.
תן המתלה להתייבש בטמפרטורת החדר ברדס אדים במשך 12 שעות, ולאחר מכן לייבש אותו עוד יותר ב 110 מעלות צלזיוס, במשך 24 שעות. טוחנים את החומר היבש דרך siv עם פתחי רשת של 100 עד 500 מיקרומטר כדי להשיג את האבקה הפונקציונלית deagglomerated. לאחר מכן, במיכל של טחנת כדור פלנטרית במהירות גבוהה, מערבבים יחד פוטואיניטאטור המופעל באורך הגל המשמש בהתקן ההדפסה, מקשרים וקלדנים אורגניים, ופלסטיק.
מוסיפים חמישה עד 10 כדורי טחנת עשוי חומר קרמי עם קטרים של חמישה עד 10 מילימטרים. הומוגניזציה של התערובת במשך ארבע דקות ב 1000 סל"ד. לאחר מכן, הציגו את האבקה לתערובת והכניסו אותה להומוגניזציה של ארבע דקות ב-1000 סל"ד, 45 שניות ב-1500 סל"ד ו-30 שניות ב-2000 סל"ד.
מצננים את ה יכול עם מים לאחר מכן. אם התערובת נראית לא הומוגנית, חזור על התהליך. לאחר מכן, מניחים כ 1 מיליליטר של תרחיף שרף מלא קרמיקה על הצלחת של rheometer, מוגדר למבחן סיבובי.
הגדל את קצב ההטיה מ- 0.1 ל- 1000 שניות הדדיות בטמפרטורה קבועה של 20 מעלות צלזיוס תוך מדידת המוקד. ודא כי ההשעיה מראה התנהגות דילול גזירה עם צמיגות דינמית מתחת 600 שניות פסקל, עבור קצב גזירה של 0.1 שניות הדדיות, ומתחת 10 שניות פסקל עבור שיעורי גזירה של 10 עד 300 שניות הדדיות. לבסוף, להעריך את התנהגות ריפוי על ידי לקיחת מדידות נדנודה לפני, במהלך, ולאחר ריפוי על ידי חשיפה לאור UV.
הגדר התקן הדפסה סטריאוליטוגרפי של עיבוד אור דיגיטלי. ודאו שעומק הריפוי זהה לפחות לשכבות הבנייה שנבחרו, ועדיף בעובי של פי כמה. לאחר מכן, ליצור קובץ מודל 3D של הרכיב עם תוכנת עיצוב בעזרת מחשב.
פורסים את דגם הרכיב לשכבות בעובי המתאים, שומרים את הקובץ בתבנית מיתאר של sereolithography. העבר קובץ זה להתקן ההדפסה באמצעות רשת או USB. צור תוכנית הדפסה והגדר את זמן הריפוי לכל שכבה, מהירות הליהוק, מהירות פלטפורמת הבנייה ופרמטרים אחרים.
לאחר מכן, למלא את מאגר התקן ההדפסה בערך באמצע הדרך עם תרחיף שרף קרמיקה מוכן. לשאוב את תרחיף דרך המערכת עד שהוא מתחיל למלא את המאגר. חבר לוח הדפסה ממתכת לפלטפורמת הבנייה באמצעות יניקת ואקום והתחל את תוכנית ההדפסה.
מילוי המאגר לפי הצורך במהלך תהליך ההדפסה. בסיום, כבה את הוואקום תוך החזקת לוח ההדפסה כדי לאחזר את הרכיב. השתמש אלכוהול איזופרופיל, או ממס אורגני מתון אחר, כדי לנקות את כל תרחיף שנותר, ולאחר מכן לתת את הרכיב להתייבש בטמפרטורת החדר באזור מאוורר.
דה-לאגד ולחטא את הרכיב לאחר מכן, כדי לסיים את ההמצאה. אבקת אלומינה טוהר גבוהה זו היה deagglomerated ופונקציונלי עם disperant. עם הייבוש, האבקה הפונקציונלית התפזרה מחדש, אך התפזרה מחדש באופן שווה שרף פולימרי.
עבור הרכבים מתלים עם תכולת אבקה שונה, יחסי קישור צלב di, ו tetra-פונקציונלי, ויחסי קישור צלב קלסר הכולל, הוערכו. לכל ארבעת המתלים הייתה ההתנהגות הרצויה של דילול הגזלה, אך רק הרכב אחד הפגין את התנהגות זרימת ההשעיה האופטימלית. אם צמיגות דינמית גבוהה מדי, זה יכול לעכב הטלת שכבות תרחיף דק, בשל חוסר זרימה.
צמיגות דינמית נמוכה מדי עלולה לגרום לתרוחנות לזרום בחופשיות מתחת ללהב הליהוק, או בהשעיה לא יציבה. לפני חשיפת ההשעיה שרף קרמיקה לאור, מודולוס אחסון גזיר נשאר קבוע בערך. זמן הריפוי האופטימלי כדי להשיג את הכוח המינימלי הדרוש ללא ריפוי יתר היה שתיים עד שלוש שניות.
חשיפה של יותר מארבע שניות עלולה לגרום לשבריכות מריפוי יתר. באמצעות הרכב תרחיף אלומיניום אופטימלי וזיכי חשיפה, רכיב בדיקה זה, עם קליפה החיצונית צפופה, ואת הליבה המרכזית דמוית עצם נקבובי, היה פגם מפוברק חינם, עם נקבוביות נמוכה מאוד וצפיפות גבוהה באזורים בתפזורת. הטכניקה המוצגת במאמר זה נועדה לטפל תערובות שדון קרמי ויסקוזה על מנת להגיע לדיוק הגבוה הדרוש בהמצאת חומרים מדורגים פונקציונלית.
הטכניקה הנוכחית סוללת את הדרך לתוצאות בייצור קרמי לפיתוח מתלים קרמיים תגובתי צילום. הם יכולים לשמש ייצור תוסף קרמי מבוסס ליריקה בחינם כדי לייצר רכיבים קרמיים באיכות גבוהה.
