A fabricação de líquido sólido em duas fases também pode ser aplicada à fabricação de materiais de microesfera estrutural em diversos campos de estudo, incluindo os setores eletrônicos, biofarmacêuticos, energéticos e de defesa. Este sistema não requer fios ou conexão elétrica e permite que uma ampla gama de aplicações relacionadas à deformação da microestrutura sejam medidas. Antes de iniciar o procedimento, construa uma plataforma experimental que inclua uma impressora 3D modificada, um indicador de medidor de tensão, um dispositivo de condução, uma estrutura de suporte, uma barra de alumínio, uma lente PDMS, um smartphone, pesos, um amplificador impresso e um medidor de tensão.
Ajuste a altura da camada de nylon na impressora para 0,05 milímetros. Coloque o diâmetro da cabeça de impressão em 0,2 milímetros e coloque a temperatura do bocal em 220 graus Celsius. Defina a velocidade de impressão para 2000 milímetros por minuto.
Ajuste a orientação da cabeça de extrusão esférica para que o bocal de metal enfrente a plataforma de baixa temperatura e imprima um contorno para garantir uma extrusão normal. Então pendure o nylon na coluna. A extremidade dianteira deve entrar no recipiente da bobina de impressão para ser derretida pelo bocal metálico.
Para montar o microscópio PDMS, use um agitador magnético para misturar uma razão de peso de 10 para um peso do precursor do PDMS com a solução do agente de cura e desaparasar a mistura por 40 minutos. Quando todas as bolhas tiverem sido removidas, despeje a mistura no recipiente PDMS da cabeça de extrusão esférica e gire a cabeça e a plataforma de extrusão esférica para que o bocal de plástico enfrente a plataforma de alta temperatura. Coloque o incremento do bocal de plástico em 50 microlitadores e use a rotação do bocal e o motor do estepe no eixo Z para colocar a extremidade inferior do dispositivo pipeta a 20 milímetros do molde.
Em seguida, aqueça a plataforma de alta temperatura e aperte o recipiente PDMS para imprimir a lente PDMS. Quando a lente PDMS impressa tiver esfriado à temperatura ambiente, use pinças de borracha para removê-la da impressora. Para realizar uma medição de tensão de teste de carga, use porcas e parafusos para fixar uma extremidade de uma barra de 380 por 51 por 3,8 milímetros de alumínio 6063-T83 na mesa de operação e desenhe uma cruz no centro e 160 milímetros da extremidade livre do feixe cantilever.
Para remover a camada de óxido no feixe, polir a superfície com lixa fina em um ângulo de cerca de 45 graus da direção da grade do fio do medidor de tensão. Use algodão embebido em acetona para limpar a superfície do feixe cantilever lixado e a superfície da pasta do medidor de tensão. Em seguida, conecte o dispositivo de condução e o indicador do medidor de tensão e ligue a energia.
Em seguida, monte um medidor de tensão sobre a superfície central da barra de alumínio em sua extremidade fixa e fixe um peso padrão na extremidade livre do feixe cantilever para controlar a entrada de força concentrada. Registo uma leitura da linha de base usando um indicador de medidor de tensão convencional com um método de conexão de ponte de quarto antes de substituir o medidor de tensão por um amplificador de nylon. Conecte a lente PDMS em uma câmera de smartphone com um sensor de oito megapixels a uma distância de foco de 29 milímetros e ajuste a distância focal da câmera até que uma imagem clara seja obtida.
Em seguida, use o microscópio PDMS para ler o deslocamento do ponteiro. Para realizar uma análise de elemento finito, importe o feixe cantilever e o mecanismo de amplificação para a biblioteca de materiais do software e simule suas posições de colocação. Analise as propriedades mecânicas do ponteiro do mecanismo de amplificação sob a ação de um feixe de cantilever e use elementos tetraedrais com um tamanho de elemento fino para gerar malhas para uso em modelos geométricos 3D.
Em seguida, refine as dobradiças de flexura, especialmente a dobradiça entre o ponteiro e os outros corpos, e aplique uma força concentrada de um newton ao centro da extremidade livre do feixe cantilever. À medida que a temperatura da plataforma é aumentada, o diâmetro da gotícula e o raio de curvatura diminuem, e o ângulo de contato aumenta. Aqui é mostrada uma comparação da medição de deslocamento experimental com as simulações FEA para nylon, enquanto este gráfico ilustra as discrepâncias mínimas e máximas entre as encostas para ABS.
Neste experimento representativo, foram determinadas as sensibilidades de medição para nylon e ABS. Controlar a temperatura de moldagem da lente PDMS é difícil. Usamos um termômetro de radiação infravermelha sem contato e plataforma de alta temperatura para garantir que as mudanças de temperatura estejam dentro da tolerância.
Este método de fabricação de líquido sólido também pode ser aplicado a estudos no campo biofarmacêutico, particularmente para a preparação de estruturas de microesferas.
