Name: a soft tooling process chain for injection molding of a 3d component with micro pillars
Uploaded: 2018-08-04T12:30:00.000+00:00
Duration: 5 min 32 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Soft Tooling Process Chain for Injection Molding of a 3D Component with Micro Pillars at JoVE.com

Bu kağıt "yenilik Fonu Danimarka tarafından finanse edilen proje ileri yüzey tedavisi için implante edilebilir tıbbi cihazlar" kapsamında üstlenilen iş bildirir. Yazar minnetle kabul Avrupa yenilikçi eğitim ağ MICROMAN "ufuk 2020 çerçeve programı tarafından finanse edilen araştırma ve yenilik Avrupa için işlem için parmak izi Zero-defect Net-şekil MICROMANufacturing" desteğinden Birliği.

1. fabrikasyon katkı (AM) üretim tarafından Ekle
<ol><li>Bilgisayar destekli tasarım yazılımı tarafından gerekli boşlukları tasarım (Bu çalışmada kullanılan dosyalar için Ek malzemeleri görmek). Not: doğrudan bina sahne alanı'ndaki olmadan kür sırasında ekler çözgü önlemek için destek ekler üretmekteyiz. Hoşgörü 0.05 mm olduğunu.</li>
	<li>Bir reçine için fotoğraf polimerizasyonu, özellikle basınç ve ısı enjeksiyon sırasında dayanabilir seçin. Not: Biz ( Tablo malzemelerigörmek) seçti reçine 56 MPa, ara a % 3,5, 115 MPa bir bükülme gücü, 3350 MPa bir bükülme modülü ve bir ısı saptırma sıcaklık 140 ° C18uzama dayanımı vardır.</li>
	<li>(Özel Metil metakrilat ve uyum, TiO2 tabanlı fotoğraf başlatıcı ile akrilamid) bileşik Fotopolimer karışım iyice karıştırın en az 30 dakika bir ıslak-laboratuvar şişe silindir şişe shaker üzerinde malzeme teneke kutu çalıştırarak veya benzer karıştırma aygıtı.</li>
	<li>Fotoğraf polimerizasyon makine (voxel-boyutu 16 µm) hazırlayın:<ol>
<li>Aşağıdan yukarıya AM makineleri için KDV kaplama hasarsız ve iyice temizlenmiş olduğundan emin olun.</li>
		<li>Yukarıdan aşağıya makineleri için herhangi bir kusur için silme sistemi inceleyin.</li>
		<li>Yapı sahne incelemek ve KDV yapı plakasına doğru şekilde dengelemek için 100 µm ölçer folyo kullanarak yapı plaka ayarlayın.</li>
		<li>İlerlemeden önce kararlı durum sıcaklık ulaşmak için araç makine mümkünse ışık kaynağı önceden tutuşturmak. Bu sıcaklığı 65 ° C hafif motoru ve KDV içinde 30 ° C olmalıdır.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Geometri iş hazırlama yazılımı için alın. Makine üreticisi19başlığı altındaki yönergeleri izleyin.<ol>
<li>Seçilen Fotopolimer (ışık yoğunluğu ve katman kalınlığı için kullanılan makine) eşleştirmek için uygun makine parametreleri atayın.</li>
		<li>Koşmak belgili tanımlık kurmak en yüksek dikey makine çözünürlükte (Bu araştırmada 25 µm).</li>
	</ol>
</li>
	<li>Yazdırılan ekler temiz.<ol>
<li>Onları 3 dakika süreyle ultrasonik banyo maruz isopropanol üç kez iyice durulayın ve Fotopolimer kalıntı yazdırılan ekler yüzeyde kaldı sağlamak durulama.</li>
		<li>Solvent tamamen oda sıcaklığında buharlaşır ve ekler için oda sıcaklığında kuru gecede bir desiccator ayarlamak izin verir.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Sonrası tedavi UV kullanarak kurutulmuş ekler her zaman 2000 tarafından yanıp söner saniyede 10 yanıp söner bir frekans ile iki kez, ışık yanıp söner ( Tablo malzemelerigörmek).</li>
</ol>2. (IM) enjeksiyon
<ol><li>Mikro enjeksiyon modülü yüklemek bir geleneksel enjeksiyon kalıplama makinesi ( Tablo malzemelerigörmek). Not: bizim durumumuzda, enjeksiyon modülü bir 45 ° açıyla monte bir vida, vida çapı 8 mm yapıldı ve sıkma gücü 100 kN.</li>
	<li>Ekler kalıp plakaları monte.</li>
</ol><img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig1.jpg"> Şekil 1: Enjeksiyon Makinası kalıpları ile. (a) enjeksiyon yan plakalar ile monte edilir. INSERT bir kırmızı daire ile vurgulanır. (b) hareketli yan fırlatma pin ile plakalar ile monte edilir. INSERT bir kırmızı daire ile vurgulanır. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57335/57335fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<ol start="3"><li>Varyasyonlar için yazdırma işlemi sırasında hesap için el ile herhangi bir hafif değişiklikler ekler kalıp sığabilmesi için gerekli yapmak.</li>
	<li>Kalıp plakaları makinede canı cehenneme.</li>
	<li>PE granül hazne üzerine yükleyin.</li>
	<li>60 ° c, Tvaril 175 ° c ve Venjeksiyon 65 mm makine parametre Tkalıp set/s. izin yeterli soğutma zamanı parçası demolded için.</li>
	<li>Vida 31 ° C, 155 ° C, 165 ° C, 170 ° C ve 5 oturum için 1 175 ° C ısı. Erime sıcaklığı 175 ° C olduğunda doğru enjeksiyon kalıplama başlatın. Bir kez boşluğuna doldurulur, PE büzülme için telafi etmek 5 saniye 300 bar ambalaj baskısı korumak.</li>
	<li>Kalıp açmak ve INSERT PE parçası hareketli yan dışarı itmek fırlatma pin izin vermek. PE Bölüm Ekle üzerinde sabitlenmiş, bölümü el ile çıkar.</li>
	<li>Makine (Bölüm çıkarılır kadar kalıp kapandığında bir döngü üzerinden tanımlanır) enjeksiyon 100 döngüsü sırasında durdurmak.</li>
</ol>3. kalite değerlendirmesi
<ol><li>Çapı ve enjeksiyon önce ekler üzerinde delik derinliği dijital mikroskop20 tarama lazer tarafından ölçmek. Her iki ekler ölçün; Her ekleme ile farklı mesafe "kapısı" yakın ve "kapı" uzak geçide iki alanlar üzerinde dört delik ölçmek.</li>
</ol><img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig2.jpg"> Şekil 2: ölçülen ekler CAD görüntü üzerinde Vurgulanan alanlar. (a) hareketli yan ekleme yineleme kişi için karşılık gelir; (b) enjeksiyon yan yineleme üst taraf için karşılık gelir. Enjeksiyon kapısı merkezinde bulur. Fark Gate, "uzak kapı" ve "kapısı" yakın bir mesafede iki alanda araştırma karşılaştırılır. (Bu rakam Zhang ve ark. 201722değiştirildi) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57335/57335fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<ol start="2"><li>Ölçü çapı ve sütun enjeksiyon üzerinden elde edilen izlenen dişler üzerine yüksekliği. Not: Grup elde edilen PE parçalar 10 adet toplu işleme; Yani, 1-10 1 toplu, 11-20 2 toplu olmasıdır; Son parça kadar. Bir rasgele örnek her toplu iş iş işlemde kullanmak ve arka yüzlerine ve üst üzerinde ölçümler yapmak; Her iki tarafta, dört sütun üzerine farklı mesafe Gate ("kapısı" yakın ve "uzak kapısı") ile iki alanı ölçün.</li>
	<li>Veri görüntü boyutları elde etmek için yazılım21 işleme yardımı ile analiz.</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>

Yazarlar ifşa gerek yok.

Bu yöntem için polimer parçaları karmaşık şekiller ile ekler imalatı için uygundur. Bu enjeksiyon makinası polimerler yapılan yumuşak alet ekler bir dizi araç çelik kalıp boşluğunda yerini alır. Süresi ve maliyeti geleneksel metal işleme göre azalır; Bu nedenle, üretim döngüsü kısaltılır. Bu süreç zinciri (dan 1000-10,000 döngüsü tarafından enjeksiyon kalıp ya da benzer) orta ölçekli üretim ürünlerinde, ama tasarım yüksek varyasyon için uygundur. Ayrıca, 3D yazdırılan ekler için özel kalıp plakası yok gereklidir. Standart ticari enjeksiyon kalıplama plaka satın ve ekler sığacak şekilde işlenmiş.
Mevcut teknoloji devlet, yumuşak takım farklı mekanizma17tarafından başarısız olur. Başarısızlık mekanizması yumuşak takım Ekle ısı saptırma sıcaklığını bağlanacak şekilde belirlenmiştir ve ayrışma fışkırması nedeniyle olmak olduğu belirlendi. Bu nedenle, en kritik adım için katkı üretim tarafından üretilen ekler doğru reçine seçmektir. Termal ve mekanik özelliği ekler, Yani, kaç devir enjeksiyon sırasında dayanabilir ömrünü belirler. Ayrıca kalıp polimer aralığını belirler; kalıplı polimer kalıp sıcaklığını Ekle malzeme saptırma sıcaklık yüksek olmamalı.
İkinci önemli adım iletişim kuralı ekleme tasarımıdır. Kalıp tasarımı genel kuralları takip edilmesi gereken ve mekanik olarak zayıf parçalar bir 3D baskılı polimer eklemek kaçınılmalıdır; Aksi takdirde, alet ömrü çatlaklar gibi hataları nedeniyle etkiler.
Yüzey kalitesi elde edilen enjeksiyon kalıplanmış parçalar tarafından uygulanan katkı üretim süreci sınırlıdır. Sonrası gibi kimyasal gravür işleme yüzey kalitesini artırmak için olası bir çözümdür. Hassas yüzey özellikleri katkı üretim süreci nedeniyle başka bir konudur.
Bu yöntem gerçek serbest biçimli yüzeyi Tarih yeni bir üretim platformu toplantı endüstriyel talepler mikro özellikleri oluşturmak için olasılık oluşturur. Bu nedenle, bu yöntem uygulanan ve uygulamalar ile bağlantılı olarak, örneğin tıbbi aygıt ya da aygıt14 yerleştirilmesi ile bağlantılı olarak karmaşık şekiller üzerinde mikro özellikleri gerekir sonraki nesil tıbbi cihazlar için soruşturma potansiyeline sahiptir . Bu yöntem küçük orta birim seri üretimler için önemli ölçüde azaltılmış giderleri değer oluşturmayı kolaylaştırmak ve zaman ölçeği 1-10 bireysel cihazlar ve gerçek seri üretim arasındaki boşluğu üretimi için olumlu etkiler. Daha yeni yüksek değerli ürün ve tasarım çözümlerine kadar açılır.

Sunulan Yöntem mikro özelliklere sahip karmaşık yüzey yumuşak-takım süreci, polimer katkı imalat polimer enjeksiyon kalıplama için ekler üretmek için kullanmak için Yani, imalat amaçlamaktadır. Başka bir deyişle, polimer fonksiyonel yüzeyler ile polimer ekler tarafından kalıp enjeksiyon parçalarıdır.
Yüzey işlevleri mikro özellikleri tarafından gerçekleştirilebilir; Örneğin, anomali vd. 1 ve Luchetta vd. 2 hücre biyolojisi ve Hu vd. , alanında fonksiyonel yüzeyleri göstermek 3 optik elemanları, vb gösterilmiştir Yüzey özelliği, mikro sütunlar, bir tür yoğun hücre çoğalması teşvik için soruşturma. Onlar Eğer mikro sütunlar belirli yolları4,5' te desenli proliferated doku ve yüzey arasında bağ geliştirmek mümkündür.
Polimer çoğaltmalar mikro özelliklerin yoğun olarak incelenmiştir ve hassas kalıplama birçok süreçleri6tarafından elde edilebilir. Örneğin, Metwally vd. yüksek sadakat şekillendirilmiş standart parçalar ve kalıp çoğaltma mikro ve alt mikro özelliklerinin arasında düz yüzeyler7bildirdi.
Üretim mikro sütunlar veya özellikler için birçok protokoller vardır; Ancak, bunların çoğu yalnızca düz yüzeyler veya sabit eğriliği ile yüzeyler üzerinde uygulanabilir. Örneğin, Nian vd. 8 mikro özellikleri sıcak bir eğri yüzey üzerinde kabartma tarafından elde edilebilir gösterdi. Bu protokoller çoğu gerçek aygıtı tarafından gerekli olan üç boyutlu yüzeyler ile karmaşık şekiller için uygun değildir. Görünüşe göre uydurma bir üç boyutlu kavite yüzeyi mikro özellikleri ile zorluklar geçerli protokoller; Dik olmayan olmaları durumunda bu arada, fırlatma parçaların yüksek en-boy oranı sütun karmaşık bir yüzey üzerine için başarısız olabilir demolding yönünde. Bissacco vd. 9 kullanılan 3D kalıp ekler ve alt mikro özellikleri enjeksiyon tarafından elde edilen; onların çalışmada, düşük bir en boy oranıyla belirli alt mikro özellikleri bir alüminyum anotlama işlemi tarafından oluşturulan ve başarıyla polimer karmaşık bir bileşen tarafından çoğaltılır.
Araştırmacılar tasarlanmış yüzey dokusu elde etmek için katkı imalat polimer çoğaltma işlemi zincire dahil girişiminde bulundunuz. Lantada ve ark. AM prototip başlayıp sonra10enjeksiyon için metalik kalıp ekler elde etmek için kaplama teknikleri uygular bir süreç zinciri nitelendirdi. AM tarafından üretilen polimer parçaları kalıp11,12bu protokol için sunulan yumuşak takım süreci, ekler olarak doğrudan geçerli olabileceğini kanıtladılar.
Önceki çalışmalarda, Ø4 µm PEEK ayağı (2 µm yüksek)13enjeksiyon tarafından dikey bir duvara başarıyla demolded olduğunu gösterdi. Bu iletişim kuralı, incelenen ürün dört dişli olan bir yüzükle, her yanında having 60 ° açı ile karakterizedir. Bu ürün Zhang vd. tarafından eğitim gördü Burada mikro Özellikler ön fabrikasyon nikel plakaları uygulayarak eklenmiştir ve mikro ayağı (Ø4 µm) 0,5 en boy oranıyla silikon kauçuk enjeksiyon çatalın dişlerini üzerinde tarafından elde edildi 14.
Sunulan yöntem, mikro özellikleri yumuşak takım işlem zinciri tarafından oluşturulan karmaşık yüzeylerde elde edilebilir. Çelik kalıp boşluklar KDV fotoğraf-polimerizasyon tabanlı AM tarafından yapılan bir dizi tarafından değiştirilir. Metal AM karşılaştırıldığında, Fotopolimer dayalı benim teknoloji yüksek duyarlık15ulaşmak mümkün. Ayrıca, süresi ve maliyeti azaltılır CNC işleme dayalı geleneksel kalıp süreçleri önemli ölçüde kıyasla. Tüketilen saat 93 oranında azalır iken bir son vaka çalışması16göre Termoform için yumuşak-takım kullanarak maliyet 91 oranında azalır. Bu iletişim kuralı bir yüksek tasarım esnekliği ve ara üretim birimi gerektiren ürünler için uygundur. Karbon fiber takviyeli photopolymers imal ekler 2500 devir göze çarpan kalıp bozulma17önce Polietilen için enjeksiyon kadar dayanabilir kanıtlanmıştır. Enjeksiyon kalıp malzeme seçimi için ekler seçilen Fotopolimer termal özellikleri ile sınırlıdır. Polimerler yüksek erime sıcaklıkları ile Fotopolimer boşluğunda uygulanmayabilir. Bu çalışmada, polietilen (PE) test enjeksiyon yapmak için seçildi.

<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

Bu kağıt amacı enjeksiyon kalıplama ekler mikro yüzey özellikleri ile imalatı için katkı imalat (AM) istihdam yumuşak takım süreç zinciri Yöntem sunmaktır. Yumuşak takım ekler dijital ışık nispeten yüksek temperaturea dayanabilir bir Fotopolimer kullanarak işleme tarafından (KDV fotoğraf polimerizasyon) üretilmektedir. Burada üretilen bölümü 60 ° açı ile dört dişli olan vardır. Mikro ayağı (Ø200 µm, en boy oranı 1) yüzeyler üzerinde iki satır tarafından düzenlenir. Polietilen (PE) enjeksiyon kalıplama yumuşak takım ekler ile son parçaları imal etmek kullanılır. Bu yöntem, enjeksiyon kalıplanmış parçalar microstructures karmaşık geometri ile katkı imal edilmiş ekler tarafından elde etmek için uygun olduğunu gösterir. Süresi ve maliyeti önemli ölçüde sayısal kontrol (CNC) bilgisayar işleme dayalı geleneksel kalıp işlemlere göre azaltılır. Mikro özellikleri boyutları uygulanan katkı üretim süreci tarafından etkilenmiştir. Ekler ömrünü bu işlem için pilot üretim daha uygun olduğunu belirler. Ekler üretim duyarlığını katkı imalat işleminin de sınırlıdır.

Şekil 3 AM tarafından fabrikasyon ekler ve enjeksiyon tarafından üretilen PE parçalar gösterir. Dairesel delik iki satır (Şekil 3 (b)) diş yüzeyinde dikey bulunuyordu. Nominal boyut ekler üzerinde delik Ø200 µm ve derinlik, 200 µm merkezden merkeze uzaklığı 400 µm ile mi. Katman yapıları AM süreci nedeniyle açıkça görülebilir. Alt çizgi sol aldı yere istemeden SEM için hazırlık sırasında görünür bir katlama işareti olduğundan
Demolding işleminin Şekil 4' te gösterilmiştir. Ayağı demolding yönüne paralel değildir. Kırılma yok ayağı tüm çalışılmış örnekleri (Şekil 5) gözlenmiştir. Bu anlamda, demolding başarılı oldu. Sütun kadar---dan--gate konumunu üzerine basınç düşmesi nedeniyle üst tarafında özellikle alt görünür zaten. Çapı ile ilgili pozisyonlar dan farkı gelince yüksekliği kadar önemli değildir.
Şekil 6 ve Şekil 7 nasıl çoğaltma enjeksiyon kalıplama 100 döngüleri yayılma göstermektedir. Çoğaltma derecesini boyut sütunlar ve ekler boyut arasındaki oran tarafından tanımlanır. 100 döngüleri istikrarlı işlemi her pozisyonda hem dikey hem de yatay çoğaltma ile ilgili elde edildi. Ekler üzerinde delik boyutunu bu sonuç doğruladı enjeksiyon kalıplama sonra değişmez. Geçit çok uzakta konumlandırılmış ayağı yüksekliği vardı o geçidin yakınlarında yer daha düşük akış uzunluğu arttıkça viskozite polimer akışını artırır çünkü.
Enjeksiyon kalıplama parametreleri malzeme veri sayfası tarafından izin verilen Aralık içinde çeşitli. Keşfedilmeyi işlem penceresinde, 80'den fazla döngüleri, ulaştı ishal çoğunu AM araç ömrünü ekler teyit keşfedilmeyi işlem penceresinde etkilenen değil. Ancak, enjeksiyon basıncı yüksek zaman için bazı testler enjeksiyon Side'de ekler için meydana gelen çatlama. Bu merkezi çok ince olmak INSERT nedeniyle parçasıdır.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig3.jpg"> Şekil 3: ekler ve yinelemeler. (a) ekler katkı imalat işleminin oluşturduğu kalıp boşluğuna form; enjeksiyon kalıplama tarafından üretilen bir polietilen (PE) yinelemedeki görüntülenir. İşaretler başvuru cetveldeki milimetre vardır; numaraları santimetre işaretlemek. (b) taramalı elektron mikroskobu (SEM) resim eklemek yüzey gösterir; (c) SEM görüntü enjeksiyon tarafından yapılmış PE parçalar yüzey gösterir. ((a) ve Zhang ve ark. 201722değiştirilmiş (b)) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57335/57335fig3large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig4.jpg"> Şekil 4: başarılı demolding. Ayağı demolding yönüne paralel değil olsa bile demolding başarılı oldu. (a) kalıpları kapatın ve (b) kalıpları demolding için açın. (Bu rakam Zhang ve ark. 201722değiştirildi) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57335/57335fig4large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig5.jpg"> Şekil 5: bir rastgele tine yan görünüm görüntüsünü SEM. İncelenen dört pozisyon resmin üzerine etiketlenir. (Bu rakam Zhang ve ark. 201722değiştirildi) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57335/57335fig5large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig6.jpg"> Şekil 6: ayağı yüksekliği çoğaltma derece. Ayağı yüksekliği çoğaltma derecesini ayağı/derinlik deliğin yüksekliğini tarafından tanımlanır. Çoğaltma derecesi dört pozisyonlarda ortalama değerini her toplu iş iş işlemde görüntülenmiştir. Bir rasgele seçilen örnek her toplu iş iş işlemde ölçüldü. Dört pozisyon "geri-" uzak "Geri-yakın" arka yüzü, "Üst-far" yukarı taraf, kapıda uzak pozisyon için kapıda yakınındaki konumu için arka yüzünde kapıda pozisyon için uzaktasın ve "Üst-yakın" pozisyon için üst köşesindeki gate yakınındaki. (Bu rakam Zhang ve ark. 2017 22değiştirildi) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57335/57335fig6large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig7.jpg"> Şekil 7: ayağı çapı çoğaltma derece. Ayağı çapı çoğaltma derecesini ayağı/çapı deliğin çapı tarafından tanımlanır. Çoğaltma derecesi dört pozisyonlarda ortalama değerini her toplu iş iş işlemde görüntülenmiştir. Bir rasgele seçilen örnek her toplu iş iş işlemde ölçüldü. Dört pozisyon "geri-" uzak "Geri-yakın" arka yüzü, "Üst-far" yukarı taraf, kapıda uzak pozisyon için kapıda yakınındaki konumu için arka yüzünde kapıda pozisyon için uzaktasın ve "Üst-yakın" pozisyon için üst köşesindeki gate yakınındaki. (Bu rakam Zhang ve ark. 2017 22değiştirildi). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57335/57335fig7large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</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

3D bir bileşenin mikro enjeksiyon kalıplama için yumuşak takım süreç zinciri sütun

Karmaşık geometriyi katkı imalat (AM) istihdam yüzeylerde mikro özelliklere sahip için ekler enjeksiyon imalatı için bir protokol sunulmuştur.

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 Görüntüleme.  Technical University of Denmark. Karmaşık geometriyi katkı imalat (AM) istihdam yüzeylerde mikro özelliklere sahip için ekler enjeksiyon imalatı için bir protokol sunulmuştur.

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.

Mikro ve mikron altı-desen Polimer yüzeyler üzerine oluşturuluyor için Litografi Micropunching

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

Mühendislik

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.

Bir Kurban bileşeni buharlaşma kullanarak üç boyutlu Mikroyapılar Yapma Süreci

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.

Mikroakışkan Sızma yoluyla üç boyutlu mikrostrüktürlü nanokompozitlerin İmalat

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

Kimya

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.

3D Katkı Micromanufacturing için Micro-duvar

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.

Üç boyutlu Hücre ekimi için Chip-ölçekli Yapı iskeleleri mikroimalat

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

Biyoloji

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.

Sıvı Enjeksiyon için 3D Baskılı Kalıpları Kullanma Tıbbi Cihazlar hızlı ve düşük maliyetli Prototip

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

Biyomühendislik

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.

Sıralı Capillarity destekli Montaj yoluyla Mikroorganizmaların ve Mikropartiküllerin Deseni

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.

Mikrokanallarda Sub-Kilohertz Salınımlı Akış Üretimi için Harici Bir Sürücünün Montajı ve Karakterizasyonu

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.

Üç boyutlu termoplastik malzemelerin oluşturmak için yazdırma şırınga pompalar geribildirim denetimiyle mikrosıvısal uygulamalar için otomatik

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.

Mikrojel Çubuklardan Birbirine Bağlı Makrogözenekli 3D İskeleler

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