Name: a soft tooling process chain for injection molding of a 3d component with micro pillars
Uploaded: 2018-08-04T12:30:00
Duration: 5 min 32 s
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इस कागज रिपोर्ट परियोजना "प्रत्यारोपित चिकित्सा उपकरणों के लिए उंनत सतह उपचार" नवाचार कोष डेनमार्क द्वारा वित्त पोषित के संदर्भ में किए गए काम करते हैं । लेखक आभार यूरोपीय अभिनव प्रशिक्षण नेटवर्क MICROMAN से समर्थन स्वीकार "शूंय दोष नेट के लिए प्रक्रिया फिंगरप्रिंट-आकार MICROMANufacturing" अनुसंधान और यूरोपीय के नवाचार के लिए क्षितिज २०२० फ्रेमवर्क कार्यक्रम द्वारा वित्त पोषित संघ.

1. Additive विनिर्माण द्वारा निर्माण संमिलित करें (हूं)
<ol><li>कंप्यूटर सहायता प्राप्त डिजाइन सॉफ्टवेयर द्वारा आवश्यक गुहाओं डिजाइन (इस काम में इस्तेमाल किया फ़ाइलों के लिए पूरक सामग्री देखें) । नोट: निर्माण के मंच पर सीधे समर्थन के बिना आवेषण निर्माण के लिए इलाज के दौरान आवेषण ताना से बचें । सहनशीलता ०.०५ मिमी है ।</li>
	<li>फोटो बहुलकीकरण के लिए एक राल चुनें, विशेष रूप से एक है कि इंजेक्शन मोल्डिंग के दौरान दबाव और गर्मी का सामना कर सकते हैं । नोट: राल हम चुना ( सामग्री की तालिकादेखें) ५६ MPa की एक तंयता ताकत है, ३.५%, ११५ MPa, ३३५० मापांक के एक वंक MPa के एक वंक ताकत के तोड़ में बढ़ाव, और १४० ° c18के एक गर्मी विक्षेपन तापमान ।</li>
	<li>मिश्रित photopolymer मिश्रण (स्वामित्व मिथाइल methacrylate और acrylamide मिश्रण, एक TiO2 आधारित फोटो सर्जक के साथ) अच्छी तरह से एक गीला प्रयोगशाला बोतल रोलर, कुप्पी शेखर पर सामग्री कनस्तर चलाकर 30 मिनट की एक ंयूनतम के लिए या समान मिश्रण डिवाइस ।</li>
	<li>फोटो बहुलकीकरण मशीन तैयार करें (voxel-साइज of 16 µm):<ol>
<li>निचली-up AM मशीनों के लिए, जांचें कि vat कोटिंग को क्षति पहुंची है और अच्छी तरह से साफ़ की गई है ।</li>
		<li>ऊपर से नीचे मशीनों के लिए, किसी भी दोष के लिए पोंछते प्रणाली का निरीक्षण किया ।</li>
		<li>निर्माण मंच का निरीक्षण करें और एक १०० µm गेज पंनी का उपयोग कर प्लेट को सही ढंग से वैट के लिए निर्माण प्लेट ऑफसेट समायोजित करें ।</li>
		<li>प्रगति से पहले स्थिर राज्य के तापमान तक पहुँचने के लिए संभव हो तो पूर्व मशीन उपकरण के प्रकाश स्रोत प्रज्वलित. यह तापमान ६५ ° c प्रकाश इंजन में और 30 ° c वैट के अंदर होना चाहिए ।</li>
	</ol>
</li>
	<li>नौकरी तैयारी सॉफ्टवेयर के लिए ज्यामिति आयात । मशीन निर्माता19से दिशानिर्देशों का पालन करें ।<ol>
<li>चुना photopolymer (उपयोग मशीन के लिए प्रकाश की तीव्रता और परत मोटाई) से मेल करने के लिए उपयुक्त मशीन मापदंडों निरुपित ।</li>
		<li>उच्चतम ऊर्ध्वाधर मशीन रिज़ॉल्यूशन (इस शोध में 25 µm) पर निर्मित चलाएँ ।</li>
	</ol>
</li>
	<li>मुद्रित आवेषण साफ़ करें ।<ol>
<li>isopropanol में उन्हें कुल्ला 3 मिनट के लिए अल्ट्रासोनिक स्नान करने के लिए उजागर अच्छी तरह से तीन बार कुल्ला, और यह सुनिश्चित करें कि कोई photopolymer अवशेष मुद्रित आवेषण की सतह पर छोड़ दिया है ।</li>
		<li>विलायक कमरे के तापमान पर पूरी तरह से लुप्त हो जाना और एक desiccator में आवेषण सेट करने के लिए कमरे के तापमान पर रात भर सूखी अनुमति देते हैं ।</li>
	</ol>
</li>
	<li>पोस्ट इलाज सूख यूवी प्रकाश चमक का उपयोग कर आवेषण दो बार, प्रति सेकंड 10 चमक की एक आवृत्ति के साथ २००० चमक द्वारा हर बार ( सामग्री की तालिकादेखें) ।</li>
</ol>2. इंजेक्शन मोल्डिंग (आईएम)
<ol><li>एक पारंपरिक इंजेक्शन मोल्डिंग मशीन पर माइक्रो इंजेक्शन मॉड्यूल स्थापित ( सामग्री की तालिकादेखें) । नोट: हमारे मामले में, इंजेक्शन मॉड्यूल एक पेंच ४५ डिग्री के एक कोण पर घुड़सवार था, पेंच व्यास 8 मिमी था, और clamping बल १०० केएन था ।</li>
	<li>मोल्ड प्लेट्स पर आवेषण माउंट ।</li>
</ol><img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig1.jpg"> चित्रा 1: मोल्ड के साथ इंजेक्शन मशीन । (क) इंजेक्शन साइड प्लेटों के साथ इकट्ठे है । सम्मिलित करें एक लाल वृत्त द्वारा हाइलाइट किया गया है । (ख) चल पक्ष इंजेक्शन पिन के साथ प्लेटों के साथ इकट्ठे है । सम्मिलित करें एक लाल वृत्त द्वारा हाइलाइट किया गया है । <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57335/57335fig1large.jpg" target="_blank">कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।</a>
<ol start="3"><li>मुद्रण प्रक्रिया के दौरान भिन्नता के लिए खाते के लिए, मैन्युअल रूप से मोल्ड फिट करने के क्रम में आवश्यक आवेषण के लिए किसी भी मामूली संशोधनों बनाते हैं.</li>
	<li>मशीन पर मोल्ड प्लेटें पेंच ।</li>
	<li>कूदनेवाला पर पीई granules लोड ।</li>
	<li>मशीन पैरामीटर टीमोल्ड सेट पर ६० ° c, टीबैरल पर १७५ ° c, और Vइंजेक्शन पर ६५ mm/भाग के लिए पर्याप्त ठंडा समय की अनुमति के लिए ढाला जा सकता है ।</li>
	<li>31 ° c, १५५ ° c, १६५ ° c, १७० ° c, और १७५ ° c 1 से 5 वीं सत्र के लिए पेंच गर्मी । जब पिघल तापमान १७५ ° c है, सही इंजेक्शन मोल्डिंग शुरू करते हैं । एक बार गुहार भर जाने के बाद पीई सिकुड़ने की भरपाई के लिए 5 सेकंड के लिए ३०० बार के पैकिंग प्रेशर को बनाए रखें ।</li>
	<li>मोल्ड खोलें और निकालें पिन को डालने के जंगम पक्ष के पीई भाग को पुश करने के लिए अनुमति दें । अगर पीई पार्ट डालने पर दबाना है तो पार्ट को हाथ से बाहर निकाल लें ।</li>
	<li>इंजेक्शन मोल्डिंग के १०० चक्र पर मशीन बंद करो (एक चक्र से परिभाषित किया गया है जब मोल्ड हिस्सा बाहर निकाल दिया जाता है जब तक बंद है) ।</li>
</ol>3. गुणवत्ता मूल्यांकन
<ol><li>व्यास और एक लेजर डिजिटल माइक्रोस्कोप स्कैनिंग से इंजेक्शन मोल्डिंग से पहले आवेषण पर छेद की गहराई को मापने20 । दोनों आवेषण पर उपाय; प्रत्येक डालने पर, फाटक के पास अलग दूरी के साथ दो क्षेत्रों पर चार छेद को मापने "गेट के पास" और "दूर से फाटक".</li>
</ol><img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig2.jpg"> चित्रा 2: मापा क्षेत्रों आवेषण की सीएडी छवि पर प्रकाश डाला. (क) चल पक्ष डालने प्रतिकृति के पीठ के अनुरूप; (ख) इंजेक्शन पक्ष प्रतिकृति के शीर्ष किनारों से मेल खाती है । इंजेक्शन गेट केंद्र पर रेखांकित । फाटक के लिए अंतर दूरी के साथ दो क्षेत्रों, "अभी तक गेट से" और "गेट के पास" अनुसंधान में तुलना कर रहे हैं । (यह आंकड़ा झांग एट अल से संशोधित किया गया है । २०१७22) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57335/57335fig2large.jpg" target="_blank">कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।</a>
<ol start="2"><li>माप व्यास और ट्रैक tines इंजेक्शन मोल्डिंग से प्राप्त पर स्तंभों की ऊंचाई । नोट: प्राप्त पीई भागों को 10 टुकड़ों के बैचों में समूहीकृत करें; यानी, 1-10 1 बैच है, 11-20 2 बैच है; अंतिम टुकड़ा तक । प्रत्येक बैच में एक यादृच्छिक नमूना का उपयोग करें और शीर्ष और पीठ पक्षों पर माप करते हैं; हर तरफ, फाटक के लिए अलग दूरी के साथ दो क्षेत्रों पर चार स्तंभों को मापने ("गेट के पास" और "दूर से फाटक").</li>
	<li>आयाम प्राप्त करने के लिए छवि प्रसंस्करण सॉफ्टवेयर21 की सहायता से डेटा का विश्लेषण करें ।</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. 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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>

लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।

इस विधि जटिल आकार के साथ बहुलक भागों के लिए आवेषण के निर्माण के लिए उपयुक्त है । यह इंजेक्शन मोल्डिंग मशीन में उपकरण स्टील मोल्ड गुहा की जगह बहुलक से बना नरम उपकरण आवेषण का एक सेट के साथ । मशीनिंग समय और लागत पारंपरिक धातु मशीनिंग की तुलना में कम है; इसलिए, उत्पादन का चक्र छोटा है । इस प्रक्रिया श्रृंखला मध्यवर्ती पैमाने में उत्पादों के लिए उपयुक्त है (इंजेक्शन मोल्डिंग या इसी तरह से १०००-१०,००० चक्र से) उत्पादन, लेकिन डिजाइन में उच्च भिन्नता. इसके अलावा, 3 डी मुद्रित आवेषण के लिए, कोई विशेष मोल्ड प्लेट की आवश्यकता है । मानक वाणिज्यिक इंजेक्शन मोल्डिंग प्लेट खरीदे गए थे और आवेषण फिट करने के लिए मशीन ।
वर्तमान प्रौद्योगिकी राज्य में, नरम टूलींग एक अलग तंत्र17से विफल रहता है । विफलता तंत्र नरम टूलींग डालने के गर्मी विक्षेपन तापमान से जुड़े होने की पहचान की गई है और अपघटन outgassing के कारण होने के लिए पहचान की गई है । इसलिए, सबसे महत्वपूर्ण कदम additives विनिर्माण द्वारा उत्पादित आवेषण के लिए सही राल का चयन करने के लिए है । थर्मल और यांत्रिक संपत्ति आवेषण के जीवन को निर्धारित करता है, यानी, इंजेक्शन मोल्डिंग के दौरान कितने चक्र यह सामना कर सकते हैं । यह भी ढाला बहुलक की सीमा निर्धारित करता है; ढाला बहुलक का मोल्ड तापमान सम्मिलित सामग्री के विक्षेपन तापमान से अधिक नहीं होना चाहिए ।
प्रोटोकॉल में दूसरा महत्वपूर्ण कदम डालने की डिजाइन है । मोल्ड डिजाइन के सामान्य नियमों का पालन किया जाना चाहिए और यांत्रिक रूप से कमजोर भागों एक 3 डी मुद्रित बहुलक डालने पर बचा जाना चाहिए; अन्यथा, दरारें जैसी विफलताओं के कारण टूल लाइफ प्रभावित होगी ।
प्राप्त इंजेक्शन ढाला भागों की सतह की गुणवत्ता लागू additive विनिर्माण प्रक्रिया द्वारा सीमित है । पोस्ट प्रोसेसिंग जैसे रासायनिक नक़्क़ाशी सतह की गुणवत्ता में सुधार करने के लिए एक संभव समाधान है । सतह सुविधाओं की परिशुद्धता additive विनिर्माण प्रक्रिया की वजह से एक और मुद्दा है ।
यह विधि औद्योगिक मांगों को पूरा करने के लिए एक नया उत्पादन मंच पर वास्तविक मुक्त फार्म सतह पर सूक्ष्म सुविधाओं बनाने के लिए संभावना पैदा करेगा । इसलिए, इस विधि को लागू किया जा करने के लिए संभावित है और अगली पीढ़ी के चिकित्सा उपकरणों के संबंध में अनुप्रयोगों के लिए जांच की है कि जटिल आकार पर सूक्ष्म सुविधाओं की आवश्यकता, चिकित्सा उपकरणों या प्रत्यारोपण उपकरणों के संबंध में उदाहरण के लिए14 . इस विधि छोटे से मध्यम मात्रा श्रृंखला प्रोडक्शंस के लिए काफी कम खर्च के माध्यम से मूल्य निर्माण की सुविधा होगी, और सकारात्मक 1-10 व्यक्तिगत उपकरणों और वास्तविक बड़े पैमाने पर उत्पादन के बीच की खाई में उत्पादन के लिए टाइमस्केल को प्रभावित । यह नए उच्च मूल्य उत्पादों और डिजाइन समाधान खुल जाएगा ।

प्रस्तुत विधि एक नरम-टूलींग प्रक्रिया द्वारा सूक्ष्म सुविधाओं के साथ जटिल सतह के निर्माण पर करना है, यानी, बहुलक additive विनिर्माण का उपयोग करने के लिए इस्तेमाल करने के लिए पॉलिमर इंजेक्शन मोल्डिंग के लिए आवेषण का उत्पादन । दूसरे शब्दों में, कार्यात्मक सतहों के साथ बहुलक भागों इंजेक्शन बहुलक आवेषण द्वारा ढाला जाता है ।
भूतल कार्यक्षमताओं माइक्रो सुविधाओं द्वारा महसूस किया जा सकता है; मसलन, Doan एट अल. 1 और Luchetta एट अल. 2 सेल जीवविज्ञान के क्षेत्र में कार्यात्मक सतहों का प्रदर्शन, और हू एट अल । 3 ऑप्टिकल तत्वों, आदि का एक उदाहरण से पता चलता है सतह सुविधा का एक प्रकार, सूक्ष्म स्तंभों, सेल प्रसार को बढ़ावा देने के लिए गहन जांच की गई है । वे proliferated ऊतकों और सतह के बीच संबंध बढ़ाने के लिए सक्षम हैं, तो सूक्ष्म स्तंभों कुछ मायनों में नमूनों रहे हैं4,5.
माइक्रो सुविधाओं की बहुलक प्रतिकृतियों का गहन अध्ययन किया गया है, और सटीक मोल्डिंग कई प्रक्रियाओं6द्वारा प्राप्त किया जा सकता है । उदाहरण के लिए, Metwally एट अल. फ्लैट सतहों7पर सूक्ष्म और उप माइक्रो सुविधाओं की प्रतिकृति के लिए ढाला भागों और मोल्ड के बीच उच्च निष्ठा की सूचना दी है ।
सूक्ष्म स्तंभों या सुविधाओं के निर्माण के लिए कई प्रोटोकॉल हैं; हालांकि, उनमें से ज्यादातर केवल फ्लैट सतहों या लगातार वक्रता के साथ सतहों पर लागू किया जा सकता है । मसलन, नियन एट अल. 8 से पता चला कि सूक्ष्म सुविधाओं एक घुमावदार सतह पर गर्म उभरा द्वारा प्राप्त किया जा सकता है । उन प्रोटोकॉल तीन आयामी सतहों, जो सबसे वास्तविक जीवन उपकरणों के लिए आवश्यक है के साथ जटिल आकृतियों के लिए उपयुक्त नहीं हैं । जाहिर है, सतह पर सूक्ष्म सुविधाओं के साथ एक तीन आयामी गुहा के निर्माण वर्तमान प्रोटोकॉल चुनौतियों; इस बीच, भागों के इंजेक्शन एक जटिल सतह पर उच्च पहलू अनुपात स्तंभों के लिए असफल हो सकता है अगर वे गैर सीधा करने के लिए मोल्ड दिशा । Bissacco एट अल. 9 इंजेक्शन मोल्डिंग द्वारा 3 डी मोल्ड आवेषण और प्राप्त उप माइक्रो सुविधाओं का इस्तेमाल किया; उनके अध्ययन में, एक कम पहलू अनुपात के साथ विशिष्ट उप-सूक्ष्म सुविधाओं एक एल्यूमीनियम ऑक्सीकरण प्रक्रिया द्वारा उत्पंन और सफलतापूर्वक एक जटिल घटक पर बहुलक द्वारा दोहराया गया ।
शोधकर्ताओं ने डिजाइन सतह बनावट को प्राप्त करने के क्रम में बहुलक प्रतिकृति के लिए प्रक्रिया श्रृंखला में additive विनिर्माण शामिल करने का प्रयास किया है । Lantada एट अल. एक प्रक्रिया श्रृंखला है कि AM प्रोटोटाइप से शुरू होता है वर्णित है, और फिर इंजेक्शन मोल्डिंग10के लिए धातु मोल्ड आवेषण प्राप्त करने के लिए कोटिंग तकनीक को रोजगार । बहुलक भागों द्वारा उत्पादित कर रहा हूं सीधे के रूप में लागू मोल्ड आवेषण11,12, जो नरम टूलींग इस प्रोटोकॉल में प्रस्तुत की प्रक्रिया है साबित हो गया है ।
हमारे पिछले काम में, हम प्रदर्शन किया है कि Ø4 µm तिरछी नज़र स्तंभों (2 µm उच्च) सफलतापूर्वक इंजेक्शन मोल्डिंग13द्वारा एक ऊर्ध्वाधर दीवार पर ढाला गया । इस प्रोटोकॉल में, जांच उत्पाद चार tines, ६० ° का एक कोण होने से प्रत्येक विशेषता के साथ एक अंगूठी है । इस प्रॉडक्ट को झांग एट अल ने अध्ययन किया है । 14, जहां सूक्ष्म सुविधाओं पूर्व गढ़े निकल प्लेटों को लागू करने के द्वारा पेश किया गया, और ०.५ के पहलू अनुपात के साथ सूक्ष्म स्तंभों (Ø4 µm) tines पर सिलिकॉन रबर इंजेक्शन मोल्डिंग द्वारा प्राप्त किया गया ।
प्रस्तुत विधि में, सूक्ष्म सुविधाओं एक नरम टूलींग प्रक्रिया श्रृंखला के द्वारा बनाई गई जटिल सतहों पर प्राप्त किया जा सकता है । स्टील मोल्ड गुहाओं वैट फोटो-बहुलकीकरण-आधारित AM द्वारा किए गए आवेषण का एक सेट द्वारा प्रतिस्थापित कर रहे हैं । धातु की तुलना में हूं, photopolymer आधारित हूं प्रौद्योगिकी उच्च परिशुद्धता15को प्राप्त करने में सक्षम है । इसके अलावा, मशीनिंग समय और लागत काफी कम सीएनसी मशीनिंग पर आधारित पारंपरिक टूलींग प्रक्रियाओं की तुलना में है । हाल के एक मामले के अध्ययन के अनुसार16, thermoforming के लिए नरम टूलींग का उपयोग करके, लागत ९१% से कम है, जबकि भस्म समय ९३% से कम है । इस प्रोटोकॉल एक उच्च डिजाइन लचीलापन और मध्यवर्ती उत्पादन की मात्रा की आवश्यकता उत्पादों के लिए उपयुक्त है । यह साबित हो गया है कि आवेषण कार्बन फाइबर से निर्मित प्रबलित photopolymers ध्यान देने योग्य मोल्ड गिरावट17से पहले पॉलीथीन के लिए २५०० इंजेक्शन मोल्डिंग चक्र के लिए सामना कर सकते हैं । इंजेक्शन ढाला सामग्री का चुनाव आवेषण के लिए चुना photopolymer के थर्मल गुण द्वारा सीमित है । उच्च पिघलने तापमान के साथ पॉलिमर एक photopolymer गुहा में लागू नहीं किया जा सकता है । इस अध्ययन में पॉलीथीन (पीई) को इंजेक्शन मोल्डिंग टेस्ट के संचालन के लिए चुना गया ।

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="623">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Photopolymer resin&#160;</td>
			<td style="width:121px;">EnvisionTec</td>
			<td style="width:119px;">HTM140 V2</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Resin mixing device</td>
			<td style="width:121px;">IKA</td>
			<td>Vortex Genius 3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">3d printer</td>
			<td>Envisiontec</td>
			<td>Perfactory 3&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">UV light flash unit</td>
			<td style="width:121px;">EnvisionTec</td>
			<td style="width:119px;">Otoflash unit</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:24px;width:216px;">Polyethylene&#160;</td>
			<td style="width:121px;">lyondellbasell</td>
			<td style="width:119px;">PE Purell 1840</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Injection moulding machine</td>
			<td>Arburg</td>
			<td>Allrounder 370A&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Image processing</td>
			<td style="width:121px;">SPIP</td>
			<td style="width:119px;">6.2.8</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

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

इस पेपर का उद्देश्य सूक्ष्म सतह सुविधाओं के साथ इंजेक्शन मोल्डिंग आवेषण के निर्माण के लिए एक नरम टूलींग प्रक्रिया श्रृंखला Additive विनिर्माण रोजगार (AM) की विधि पेश करने के लिए है । नरम टूलींग आवेषण डिजिटल प्रकाश प्रसंस्करण (वैट फोटो बहुलकीकरण) एक photopolymer है कि अपेक्षाकृत उच्च temperaturea सामना कर सकते है का उपयोग करके निर्मित कर रहे हैं । यहां निर्मित हिस्सा ६० ° के एक कोण के साथ चार tines है । सूक्ष्म स्तंभों (ø २०० µm, 1 के पहलू अनुपात) दो पंक्तियों द्वारा सतहों पर व्यवस्थित कर रहे हैं. पॉलीथीन (पीई) नरम टूलींग आवेषण के साथ इंजेक्शन मोल्डिंग अंतिम भागों बनाना करने के लिए प्रयोग किया जाता है । इस विधि को दर्शाता है कि यह additive निर्मित आवेषण द्वारा जटिल ज्यामिति पर microstructures के साथ इंजेक्शन ढाला भागों को प्राप्त करने के लिए संभव है । मशीनिंग समय और लागत काफी पारंपरिक टूलींग प्रक्रियाओं की तुलना में कंप्यूटर संख्यात्मक नियंत्रण (सीएनसी) मशीनिंग के आधार पर कम है । सूक्ष्म सुविधाओं के आयामों को लागू additive विनिर्माण प्रक्रिया से प्रभावित हैं । संमिलन का जीवनकाल निर्धारित करता है कि यह प्रक्रिया पायलट उत्पादन के लिए अधिक उपयुक्त है. आवेषण उत्पादन की परिशुद्धता additive विनिर्माण प्रक्रिया के रूप में अच्छी तरह से सीमित है ।

चित्रा 3 AM और पीई इंजेक्शन मोल्डिंग द्वारा उत्पादित भागों द्वारा गढ़े आवेषण से पता चलता है । परिपत्र छेद की दो पंक्तियों tines (चित्रा 3 (ख)) पर सतह के लिए ऊर्ध्वाधर थे । आवेषण पर छेद के नाममात्र आयाम ø २०० µm और २०० µm गहराई में है, एक केंद्र से केंद्र दूरी ४०० µm के साथ । एएम प्रोसेस के कारण लेयर संरचनाओं का असर साफ दिखाई दे रहा है । नीचे बाईं पंक्ति पर एक दिखाई तह निशान है, जो अनजाने SEM के लिए तैयारी के दौरान जगह ले ली है ।
मोल्डिंग प्रक्रिया चित्रा 4में सचित्र है । स्तंभों को ढालना दिशा के समानांतर नहीं हैं । सभी अध्ययन नमूनों (चित्रा 5) में कोई स्तंभ विराम नहीं मनाया गया. इस मायने में यह ढाला सफल रहा । यह पहले से ही दिख रहा है कि दूर की स्थिति पर खंभे-से-फाटक विशेष रूप से ऊपर की ओर से दबाव ड्रॉप की वजह से कम कर रहे हैं । व्यास के बारे में, पदों से अंतर के रूप में ऊंचाई के लिए प्रमुख के रूप में नहीं हैं ।
चित्रा 6 और चित्रा 7 कैसे प्रतिकृति इंजेक्शन मोल्डिंग के १०० चक्र के साथ प्रचारित वर्णन । प्रतिकृति की डिग्री स्तंभों के आयाम और आवेषण के आयाम के बीच अनुपात द्वारा परिभाषित किया गया है । १०० चक्र के साथ, स्थिर प्रक्रिया दोनों ऊर्ध्वाधर और पार्श्व प्रतिकृति के बारे में प्रत्येक स्थिति में हासिल किया गया था । आवेषण पर छेद के आयाम इंजेक्शन मोल्डिंग, जो इस निष्कर्ष की पुष्टि के बाद अपरिवर्तित रहे थे । फाटक से दूर तैनात खंभे की ऊंचाई फाटक के पास रखा उन से कम थे, क्योंकि बहुलक प्रवाह अपनी चिपचिपाहट बढ़ जाती है जब प्रवाह लंबाई बढ़ जाती है ।
इंजेक्शन मोल्डिंग पैरामीटर सामग्री डेटा पत्रक द्वारा अनुमति दी सीमा के भीतर विविध थे । पता लगाया प्रक्रिया विंडो में, रन के अधिकांश ८० चक्र से अधिक तक पहुंच, की पुष्टि है कि AM आवेषण के उपकरण जीवन का पता लगाया प्रक्रिया विंडो में प्रभावित नहीं किया गया था । हालांकि, कुछ परीक्षणों में इंजेक्शन पक्ष के लिए आवेषण के लिए हुई खुर जब इंजेक्शन दबाव अधिक था. इस डालने के केंद्र भाग के कारण है बहुत पतली जा रहा है ।
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig3.jpg"> चित्र 3: संमिलित करता है और replicas । (क) additive निर्माण प्रक्रिया द्वारा उत्पादित आवेषण मोल्ड गुहा फार्म; एक पॉलीथीन (पीई) इंजेक्शन मोल्डिंग द्वारा उत्पादित प्रतिकृति प्रदर्शित होता है । संदर्भ मापनी पर मार्क्स मिलीमीटर हैं; नंबर मार्क सेंटीमीटर । (ख) स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (SEM) छवि डालने की सतह से पता चलता है; (ग) SEM छवि पीई इंजेक्शन मोल्डिंग द्वारा बनाई गई भागों की सतह से पता चलता है । ((क) और (ख) जांग एट अल से संशोधित किया गया है । २०१७22) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57335/57335fig3large.jpg" target="_blank">कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें</a> ।
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig4.jpg"> चित्रा 4: सफल ढालना । हालांकि खंभों को ढालना दिशा के समानांतर नहीं हैं, भले ही यह सफल रहा । (क) मोल्ड्स बंद करें और (b) मोल्ड्स को मोल्ड करने के लिए खोलें । (यह आंकड़ा झांग एट अल से संशोधित किया गया है । २०१७22) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57335/57335fig4large.jpg" target="_blank">कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig5.jpg"> चित्रा 5: एक यादृच्छिक शाखा के पक्ष को देखने की SEM छवि । खोजी चार पदों की छवि पर लेबल लगे हैं । (यह आंकड़ा झांग एट अल से संशोधित किया गया है । २०१७22) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57335/57335fig5large.jpg" target="_blank">कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig6.jpg"> चित्रा 6: स्तंभ ऊंचाई प्रतिकृति डिग्री । स्तंभ ऊंचाई की प्रतिकृति डिग्री स्तंभ की ऊंचाई से परिभाषित किया गया है/ चार स्थितियों में प्रतिकृति अंश का माध्य मान प्रत्येक बैच में प्रदर्शित किया गया था । एक बेतरतीब ढंग से चयनित नमूना प्रत्येक बैच में मापा गया था. चार पदों रहे है "वापस दूर की स्थिति के लिए अभी तक" पीछे की ओर से गेट पर, "पीठ के पास" वापस पक्ष में फाटक के पास की स्थिति के लिए ", ऊपर की स्थिति के लिए अभी तक" topside में फाटक से दूर है, और ऊपर की ओर "गेट के पास की स्थिति के लिए" के पास । (यह आंकड़ा झांग एट अल से संशोधित किया गया है । २०१७ 22) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57335/57335fig6large.jpg" target="_blank">कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig7.jpg"> चित्रा 7: स्तंभ व्यास प्रतिकृति डिग्री । स्तंभ व्यास की प्रतिकृति डिग्री के स्तंभ के व्यास द्वारा परिभाषित किया गया है/ चार स्थितियों में प्रतिकृति अंश का माध्य मान प्रत्येक बैच में प्रदर्शित किया गया था । एक बेतरतीब ढंग से चयनित नमूना प्रत्येक बैच में मापा गया था. चार पदों रहे है "वापस दूर की स्थिति के लिए अभी तक" पीछे की ओर से गेट पर, "पीठ के पास" वापस पक्ष में फाटक के पास की स्थिति के लिए ", ऊपर की स्थिति के लिए अभी तक" topside में फाटक से दूर है, और ऊपर की ओर "गेट के पास की स्थिति के लिए" के पास । (यह आंकड़ा झांग एट अल. २०१७ 22) से संशोधित किया गया है । <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57335/57335fig7large.jpg" target="_blank">कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।</a>

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

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