Name: design of an open-source, low-cost bioink and food melt extrusion 3d printer
Uploaded: 2020-03-02T12:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Design of an Open-Source, Low-Cost Bioink and Food Melt Extrusion 3D Printer at JoVE.com

ولم يتلق هذا البحث أي منح محددة من وكالات التمويل في القطاعات العامة أو التجارية أو غير الهادفة للربح. شكر خاص لفلوريان شميتنر، ساندرو غوركا، جوريندر سينغ، فنسنت تران، ودومينيك فو لمساهمتهم في نموذج أولي سابق للتصميم.

تنبيه: هناك خطر الحروق الناجمة عن اللحام الساخن وخراطيش التدفئة. لا ينبغي أبدا أن تكون خرطوشة التدفئة بالطاقة عندما لا تكون مؤمنة داخل سترة التدفئة. هناك أيضًا خطر الضغط أو التمزقات من محور الطابعة ثلاثية الأبعاد المتحرك.
1. نظرة عامة وإعداد
ملاحظة: يعرض <strong clas...

<ol>
	<li>Brettel, M., Friederichsen, N., Keller, M., Rosenberg, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=How+Virtualization,+Decentralization+and+Network+Building+Change+the+Manufacturing+Landscape:+An+Industry+4.0+Perspective.">How Virtualization, Decentralization and Network Building Change the Manufacturing Landscape: An Industry 4.0 Perspective.</a> World Academy of Science, Engineering and Technology International Journal of Information and Communication Engineering. 8 (1), (2014).</li><li>Gilchrist, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Introducing+Industry+4.0.">Introducing Industry 4.0.</a> Industry 4.0. , 195-215 (2016).</li><li>Petrick, I. J., Simpson, T. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+Printing+Disrupts+Manufacturing:+How+Economies+of+One+Create+New+Rules+of+Competition.">3D Printing Disrupts Manufacturing: How Economies of One Create New Rules of Competition.</a> Research-Technology Management. 56 (6), 12-16 (2013).</li><li>Wong, K., Hernandez, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Review+of+Additive+Manufacturing.">A Review of Additive Manufacturing.</a> ISRN Mechanical Engineering. 10, (2012).</li><li>Lanaro, M., Desselle, M. R., Woodruff, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+Printing+Chocolate:+Properties+of+Formulations+for+Extrusion,+Sintering,+Binding+and+Ink+Jetting.">3D Printing Chocolate: Properties of Formulations for Extrusion, Sintering, Binding and Ink Jetting.</a> Fundamentals of 3D Food printing and Applications. , (2018).</li><li>Godoi, F. C., Prakash, S., Bhandari, B. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3d+printing+technologies+applied+for+food+design:+Status+and+prospects.">3d printing technologies applied for food design: Status and prospects.</a> Journal of Food Engineering. 179, 44-54 (2016).</li><li>Stansbury, J. W., Idacavage, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+printing+with+polymers:+Challenges+among+expanding+options+and+opportunities.">3D printing with polymers: Challenges among expanding options and opportunities.</a> Dental Materials. 32 (1), 54-64 (2016).</li><li>Zhu, W., Ma, X., Gou, M., Mei, D., Zhang, K., Chen, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+printing+of+functional+biomaterials+for+tissue+engineering.">3D printing of functional biomaterials for tissue engineering.</a> Current Opinion in Biotechnology. 40, 103-112 (2016).</li><li>Lanaro, M., Booth, L., Powell, S. K., Woodruff, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrofluidodynamic+technologies+for+biomaterials+and+medical+devices:+melt+electrospinning.">Electrofluidodynamic technologies for biomaterials and medical devices: melt electrospinning.</a> Electrofluidodynamic Technologies (EFDTs) for Biomaterials and Medical Devices. , 37-69 (2018).</li><li>Malone, E., Lipson, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fab@Home:+the+personal+desktop+fabricator+kit+Article+information.">Fab@Home: the personal desktop fabricator kit Article information.</a> Rapid Prototyping Journal. 13 (4), 245-255 (2007).</li><li>Vilbrandt, T., Malone, E., Lipson, H., Pasko, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Universal+Desktop+Fabrication.">Universal Desktop Fabrication.</a> Heterogeneous Objects Modelling and Applications. , 259-284 (2008).</li><li>Jones, R., 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=RepRap-the+replicating+rapid+prototyper.">RepRap-the replicating rapid prototyper.</a> Robotica. 29, 177-191 (2011).</li><li>Lanaro, M., 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=3D+printing+complex+chocolate+objects:+Platform+design,+optimization+and+evaluation.">3D printing complex chocolate objects: Platform design, optimization and evaluation.</a> Journal of Food Engineering. , (2017).</li><li>Wu, W., DeConinck, A., Lewis, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Omnidirectional+Printing+of+3D+Microvascular+Networks.">Omnidirectional Printing of 3D Microvascular Networks.</a> Advanced Materials. 23 (24), H178-H183 (2011).</li><li>Paxton, N., Smolan, W., B&#246;ck, T., Melchels, F., Groll, J., Jungst, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Proposal+to+assess+printability+of+bioinks+for+extrusion-based+bioprinting+and+evaluation+of+rheological+properties+governing+bioprintability.">Proposal to assess printability of bioinks for extrusion-based bioprinting and evaluation of rheological properties governing bioprintability.</a> Biofabrication. 9 (4), 044107 (2017).</li></ol>

يوفر هذا البروتوكول إرشادات تفصيلية لإنشاء طابعة ثلاثية الأبعاد ذات تكلفة منخفضة. يمكن تقسيم بناء الطابعة ثلاثية الأبعاد إلى أقسام فرعية بما في ذلك الإطار ، والمحور ص / السرير ، والمحور العاشر ، والطارد ، والإلكترونيات ، والبرمجيات. يتم تقديم هذه الأقسام الفرعية مع رسومات تخطيطية مفصلة و?...

التصنيع المضافة هي تكنولوجيا تصنيع قوية لديها القدرة على توفير قيمة كبيرة للمشهد الصناعي1،2. السمات الجذابة للتصنيع المضافة لا تنطوي على تكاليف الأدوات ، وارتفاع مستويات التخصيص ، وهندستها المعقدة ، وانخفاض الحواجز أمام تكاليف الدخول. لا توجد تكاليف إعادة تجهيز تسمح بتصنيع سريع للنماذج الأولية ، وهو أمر مرغوب فيه عند محاولة تقليل "الوقت إلى السوق" ، وهو هدف حاسم للصناعات في الدول المتقدمة التي تحاول الحفاظ على قدرتها التنافسية ضد المنافسين ذوي الأجور المنخفضة1. مستويات عالية من التخصيص تسمح لمجموعة واسعة من المنتجات لتكون ملفقة مع هندستها المعقدة. عندما يتم الجمع بين هذه العوامل مع انخفاض تكاليف الإعداد والمواد والتخصص المشغل ، وهناك قيمة واضحة لتقنيات التصنيع المضافة3.
التصنيع المضافة، وتسمى أيضا الطباعة 3D، ينطوي على تصنيع طبقة بطبقة من كائن في نظام الكمبيوتر الرقمية التي تسيطر عليها (التصنيع باستخدام الحاسب الآلي)3. على عكس عمليات التصنيع باستخدام الحاسب الآلي التقليدية مثل الطحن ، والتي تتم إزالة المواد من ورقة أو كتلة من المواد ، يضيف نظام الطباعة ثلاثي الأبعاد المواد إلى طبقة التركيب المطلوبة طبقة بطبقة.
يمكن تسهيل الطباعة ثلاثية الأبعاد من خلال مجموعة من الطرق بما في ذلك الليزر أو الفلاش أو البثق أو تقنيات القذف4. تحدد التكنولوجيا المحددة المستخدمة شكل المادة الخام (أي المسحوق أو الذوبان)، وكذلك الخصائص الريولوجية والحرارية اللازمة للمعالجة5. يهيمن على سوق الطباعة ثلاثية الأبعاد المستندة إلى البثق الأنظمة القائمة على خيوط، والتي يرجع ذلك إلى خيوط سهلة التعامل معها ومعالجتها وتوريد كميات كبيرة من المواد باستمرار إلى رأس البثق. ومع ذلك ، فإن هذه العملية محدودة بنوع المواد القادرة على تشكيلها في خيوط (أساسا اللدائن الحرارية). معظم المواد غير موجودة في شكل خيوط ، وعدم وجود منصات حديثة منخفضة التكلفة في السوق يمثل فجوة ملحوظة.
ويبين هذا البروتوكول بناء نظام قذف قائم على الخزانات يسمح بتخزين المواد في حقنة وقذفها من خلال إبرة. هذا النظام هو مناسب بشكل مثالي لتصنيع مجموعة واسعة من المواد بما في ذلك الأطعمة6، البوليمرات7، والمواد الحيوية8،9. وعلاوة على ذلك، فإن تقنيات البثق المستندة إلى المكامن عادة ما تكون أقل خطورة، وأقل تكلفة، وأسهل في التشغيل من أساليب الطباعة ثلاثية الأبعاد الأخرى.
هناك عدد متزايد من الفرق التي تقودها الجامعات لتصميم وإصدار أنظمة الطباعة ثلاثية الأبعاد مفتوحة المصدر للجمهور. بدءا من Fab@Home البثق القائم على الطابعة في عام 200710،11، الباحثين تهدف إلى إنشاء منصة بسيطة ورخيصة لدفع التوسع السريع في تكنولوجيا الطباعة 3D والتطبيقات. في وقت لاحق من عام 2011 ، يهدف مشروع RepRap إلى إنشاء منصة طباعة ثلاثية الأبعاد تعتمد على خيوط مصممة بأجزاء مصنوعة من الطباعة ثلاثية الأبعاد ، بهدف إنشاء آلة ذاتية التكرار12. وقد انخفضت تكلفة الطابعات ثلاثية الأبعاد على مر السنين ، من 2300 دولار أمريكي Fab@Home (2006) ، و 573 دولارًا أمريكيًا لـ RepRap v1 (2005) ، و 400 دولار أمريكي لv2 (2011).
في العمل السابق ، أظهرنا كيف يمكن الجمع بين نظام الطباعة ثلاثية الأبعاد خارج الذات مع نظام قذف مخصص قائم على الخزان لإنشاء كائنات ثلاثية الأبعاد معقدة من الشوكولاتة13. وقد أظهرت تحقيقات التصميم الأخرى أنه يمكن تحقيق وفورات كبيرة في التكاليف مقارنة بهذا التصميم النموذجي.
والهدف من هذا البروتوكول هو توفير تعليمات لبناء طابعة 3D البثق تذوب منخفضة التكلفة القائمة على خزان. يتم عرض الرسومات التخطيطية والرسومات والملفات وقوائم المكونات التفصيلية للسماح بإنشاء وتشغيل طابعة ثلاثية الأبعاد بنجاح. يتم استضافة جميع المكونات على منصة المصدر المفتوح (المشاع الإبداعي غير التجارية) <a href="https://www.thingiverse.com/Addme/collections" target="_blank">https://www.thingiverse.com/Addme/collections</a>، والتي تسمح للمستخدمين بتغيير أو إضافة ميزات إضافية حسب الرغبة. يتم استخدام كريم لزج، والشوكولاته، وبلونونيتش F-127 (نموذج لbioinks) لتقييم أداء ADDME وإظهار تطبيق الطابعة 3D ADDME إلى الصناعات الطبية الحيوية والطباعة الغذائية.
مطلوب قاطع ليزر قادرة على قطع الاكريليك وطابعة 3D سطح المكتب قادرة على طباعة جيش التحرير الشعبى الصينى أو خيوط ABS لهذا البروتوكول. يمكن استخدام سترة التدفئة الآلية وخرطوشة سخان أو سخان السيليكون لتسخين المواد ، اعتمادًا على المعدات التي يمكن للمشغل الوصول إليها. يمكن العثور على جميع ملفات CAD في <a href="https://www.thingiverse.com/Addme/designs" target="_blank">https://www.thingiverse.com/Addme/designs</a>. للبرامج الثابتة والبرامج للتحكم في الطابعة ثلاثية الأبعاد، يتم توفير الموارد <a href="http://marlinfw.org/meta/download/" target="_blank">http://marlinfw.org/meta/download/</a> <a href="https://www.repetier.com/" target="_blank">https://www.repetier.com/،</a> على التوالي. للحصول على تعليمات مفصلة حول لوحة التحكم، انظر <a href="https://reprap.org/wiki/RAMPS_1.4" target="_blank">https://reprap.org/wiki/RAMPS_1.4</a>.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>15 W 12V DC 50x100mm Flexible Silicon Heater</td>
			<td>Banggood</td>
			<td>1280175</td>
			<td>Optional; AU$4.46</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3D Printer</td>
			<td>Lulzbot</td>
			<td></td>
			<td><a href="https://download.lulzbot.com/TAZ/6.02/documentation/manual/9780989378482_interior_r6.02.pdf" target="_blank">https://download.lulzbot.com/</a></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3D Printer</td>
			<td>Ultimaker</td>
			<td>Ultimaker 2+</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AC 100-240V to DC 12V 5A 60W Power Supply</td>
			<td>Banggood</td>
			<td>994870</td>
			<td>AU$12.7</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acrylic Sheet White Continuous Cast 1200x600mm</td>
			<td>Mulford Plastics</td>
			<td></td>
			<td>AU$36.95</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Allen Keys</td>
			<td>Metric</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Arduino MEGA2560 R3 with RAMPS 1.4 Controller</td>
			<td>Geekcreit</td>
			<td>984594</td>
			<td>AU$28.91</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Carbon Steel Linear Shaft 8mm x 350mm</td>
			<td>Banggood</td>
			<td>1119330</td>
			<td>AU$13.44</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Carbon Steel linear Shaft 8mm x 500mm</td>
			<td>Banggood</td>
			<td>1276011</td>
			<td>AU$19.42</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chocolate</td>
			<td>Cadbury</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Computer with internet access</td>
			<td>Dell</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Coupler 5-8mm</td>
			<td>Banggood</td>
			<td>1070710</td>
			<td>AU$6.93</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hand Cream</td>
			<td>Nivea</td>
			<td>80102</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heating Cartridge</td>
			<td>Creality 3D</td>
			<td>1192704</td>
			<td>AU$4.75</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>K Type Temperature Sensor Thermocouple</td>
			<td>Banggood</td>
			<td>1212169</td>
			<td>AU$2.37</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laser Cutter</td>
			<td>trotec</td>
			<td>Speedy 300</td>
			<td><a href="https://www.troteclaser.com/fileadmin/content/images/Contact_Support/Manuals/8047-speedy-400-redesign-manual-EN.pdf" target="_blank">https://www.troteclaser.com/</a></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M10 1mm Pitch Thread Metal Hex Nut + Washer</td>
			<td>UXCELL</td>
			<td></td>
			<td>AU$8.84</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M10 1mm Pitch Zinc Plated Pipe 400mm Length</td>
			<td>UXCELL</td>
			<td></td>
			<td>AU$11.62</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M2 - 0.4mm Internal Thread Brass Inserts</td>
			<td>Ebay</td>
			<td></td>
			<td>AU$5.65</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M2 Nuts</td>
			<td>Suleve</td>
			<td>1239291</td>
			<td>AU$9.17</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M2 x 10 mm Button Hex Screws</td>
			<td>Suleve</td>
			<td>1239291</td>
			<td>AU$9.17</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M2 x 5mm Button Hex Screws</td>
			<td>Suleve</td>
			<td>1239291</td>
			<td>AU$9.17</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M3 - 0.5mm Internal Thread Brass Inserts</td>
			<td>Suleve</td>
			<td>1262071</td>
			<td>AU$7.5</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M3 Nuts</td>
			<td>Suleve</td>
			<td>1109208</td>
			<td>AU$7.85</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M3 Washer</td>
			<td>Banggood</td>
			<td>1064061</td>
			<td>AU$3.05</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M3 x 10mm Button Hex Screws</td>
			<td>Suleve</td>
			<td>1109208</td>
			<td>AU$7.85</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M3 x 20mm Button Hex Screws</td>
			<td>Suleve</td>
			<td>1109208</td>
			<td>AU$7.85</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M3 x 6mm Button Hex Screws</td>
			<td>Suleve</td>
			<td>1109208</td>
			<td>AU$7.85</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M3 x 8mm Button Hex Screws</td>
			<td>Suleve</td>
			<td>1109208</td>
			<td>AU$7.85</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M4 x 8mm Button Hex Screws</td>
			<td>Suleve</td>
			<td>1273210</td>
			<td>AU$4.32</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Needle Luer Lock 18 - 27 Gauge</td>
			<td>Terumo</td>
			<td>TGA ARTG ID: 130227</td>
			<td>AU$3.57</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NEMA 17 Stepper Motor</td>
			<td>Casun</td>
			<td>42SHD0001-24B</td>
			<td>AU$54</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NEMA Stepper Motor Mounting Bracket</td>
			<td>Banggood</td>
			<td>ptNema17br90</td>
			<td>AU$4.79</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pillow Block Flange Bearing 8mm</td>
			<td>Banggood</td>
			<td>KFL08</td>
			<td>AU$5.04</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PLA Filament</td>
			<td>Creality 3D</td>
			<td>1290153</td>
			<td>AU$24.95</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pluronic F127</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>P2443-250G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SC8UU 8mm Linear Motion Ball Bearing</td>
			<td>Toolcool</td>
			<td>935967</td>
			<td>AU$21.6</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SG-5GL Micro Limit Switch</td>
			<td>Omron</td>
			<td>1225333</td>
			<td>AU$4.5</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Soldering Station</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Solder, Wires, Heat shrink e.c.t.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spring</td>
			<td>Banggood</td>
			<td>995375</td>
			<td>AU$2.53</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe 3ml Luer Lock Polypropylene</td>
			<td>Brauhn</td>
			<td>9202618N</td>
			<td>AU$3.14</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Timing Pulley GT2 20 Teeth and Belt Set</td>
			<td>Banggood</td>
			<td>10811303</td>
			<td>AU$11.48</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trapezoidal Lead Screw and Nut 8mm x 400mm</td>
			<td>Banggood</td>
			<td>1095315</td>
			<td>AU$29.02</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Variable Spanner</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

design of an open-source, low-cost bioink and food melt extrusion 3d printer

الطباعة ثلاثية الأبعاد (3D) هي تقنية تصنيع شائعة بشكل متزايد تسمح بتلفيق الكائنات المعقدة للغاية دون تكاليف إعادة التجهيز. ويعزى هذا الانتشار المتزايد جزئيا إلى سقوط الحواجز أمام الدخول مثل تكاليف إنشاء النظام وسهولة التشغيل. يعرض البروتوكول التالي تصميم وبناء طابعة البثق المضافة (ADDME) ثلاثية الأبعاد لتصنيع الأجزاء والمكونات المخصصة. تم تصميم ADDME مع مزيج من المكونات المطبوعة ثلاثية الأبعاد والليزر والمصدر عبر الإنترنت. يتم ترتيب البروتوكول في أقسام سهلة المتابعة ، مع رسومات تخطيطية مفصلة وقوائم أجزاء تحت عناوين التأطير ، والمحور ص والسرير ، س المحور ، البثق ، والالكترونيات ، والبرمجيات. يتم تقييم أداء ADDME من خلال اختبار البثق والطباعة ثلاثية الأبعاد للأشياء المعقدة باستخدام القشدة اللزجة والشوكولاته وPluronic F-127 (نموذج للبيوينك). وتشير النتائج إلى أن شركة أدمي هي منصة قادرة على تصنيع المواد والإنشاءات لاستخدامها في مجموعة واسعة من الصناعات. إن الجمع بين الرسومات التخطيطية التفصيلية ومحتوى الفيديو يسهل الوصول إلى معدات منخفضة التكلفة وسهلة التشغيل للأفراد المهتمين بالطباعة ثلاثية الأبعاد للكائنات المعقدة من مجموعة واسعة من المواد.

تم تقييم أداء ADDME أثناء الطباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام كريم لزج (150 مل، كريم يد نيفيا)، شوكولاتة (كادبوري، حليب عادي)، وبلوروينيك F-127 (سيغما الدريتش). تم استخدام كريم لزج والشوكولاته كما هي، وتم حل Pluronic في محلول 20٪ من الوزن النقي مع الماء فائق النقاء وتخزينها المبردة في 5 در...

Watch this Scientific Journal Video about Design of an Open-Source, Low-Cost Bioink and Food Melt Extrusion 3D Printer at JoVE.com

Design of an Open-Source, Low-Cost Bioink and Food Melt Extrusion 3D Printer

والهدف من هذا العمل هو تصميم وبناء طابعة ثلاثية الأبعاد للصهر القائم على الخزانات مصنوعة من مكونات مفتوحة المصدر ومنخفضة التكلفة للتطبيقات في صناعات الطب الحيوي والطباعة الغذائية.

تصميم طابعة بيوينك بيوينك مفتوحة المصدر ومنخفضة التكلفة وطابعة البثق الغذائي

Three-dimensional (3D) printing is an increasingly popular manufacturing technique that allows highly complex objects to be fabricated with no retooling ...

في هذا الإجراء سوف نبين كيفية بناء ADDME، وانخفاض التكلفة، مفتوحة المصدر، تذوب البثق وbioink طابعة 3D. تذوب البثق والطابعات 3D bioink يمكن أن يكلف الآلاف من الدولارات وعادة ما تكون مغلقة المصدر. ADDME هي منصة طباعة ثلاثية الأبعاد مفتوحة المصدر وقابلة للتخصيص تكلف أقل من 350.تمكين ADDME إنتاج هندسات 3D معقدة مع مجموعة واسعة من المواد للتطبيقات في مجال تجهيز الأغذية، وإنتاج المواد المركبة البوليمر، والطباعة الحيوية. هذا الفيديو يقدم يد على مظاهرة لكيفية مختلف المكونات معا لبناء واختبار ADDME. بعد ربط واحد من خلال أجزاء الاكريليك تسعة، تحقق من تسميات الشكل للتأكد من أن كل قطعة يقع بشكل صحيح واستخدام مسامير M3 ومفتاح ألين M3 لتأمين القطع.ثم، ضع قضيب M10 مترابطة من خلال الغرض جعل ثقوب في أعضاء الاكريليك ستة وثمانية و10، وتأمين قضيب مع M10 غسالات والمكسرات، وتشديد المكسرات مع مداس متغير. لتجميع Y-محور وطباعة السرير، الشريحة اثنين من كتل وسادة على كل رمح ثمانية ملليمتر والانزلاق نهاية وقف على واحد من ثمانية أعمدة ملليمتر. استخدم مسامير M2 ومفتاح ألين لتأمين التوقف النهائي الميكانيكي واستخدم مسامير M4 لتأمين جميع الكتل الأربعة للوسادة إلى السرير المتصاعد.قم بتأمين المشبك الحزام على السرير المتصاعد باستخدام مسامير M3 ومفتاح ألين وتأمين سرير الطباعة على سرير التركيب باستخدام المسمار M3 والجوز وترتيب الربيع. بعد ذلك، استخدم مسامير M2 ومفتاح ألين لتأمين اثنين من أصحاب رمح إلى كل من الألواح الخلفية والقدمية واستخدام مسامير M3 لتأمين حامل المحرك السائر إلى اللوحة الخلفية. ثم استخدام مسامير M3 إضافية لتأمين المحرك السائر إلى حامل المحرك السائر وتأمين حزام التوقف إلى اللوحة الأمامية.لإدراج التجميع الفرعي لعمود الطباعة في الإطار، قم بتطابق كل نهاية من 8 ملم إلى حامل رمح. لتجميع الجانب الأيسر من الجمعية الفرعية المحور س، ضع الجوز النحاسي داخل حامل الجوز واستخدام مسامير M3 ومفتاح ألن لتأمين الجوز إلى وسادة المحور العاشر اليسار. باستخدام مسامير M4 ومفتاح ألين، قم بتأمين كتلة الوسادة إلى وسادة المحور X اليسار وتأمين خمول المحور X واحد إلى وسادة المحور X اليسار مع مسامير M3.قم بمحاذاة ثقوب الوسط في الالخمول، والخمول المحور X، والخمول المحور X اثنين وإصلاح هذه المواد جنبا إلى جنب مع مسامير M3 ومفتاح ألين. لتجميع الجانب الأيمن من الجمعية الفرعية المحور س، ضع الجوز النحاسي داخل حامل الجوز وتأمين الجوز إلى وسادة المحور العاشر الحق مع مسامير M3. قم بتأمين كتلة الوسادة إلى وسادة المحور X مباشرةً مع مسامير M4، ثم قم بتأمين المحور X إلى وسادة المحور X مباشرةً مع مسامير M3.استخدام مسامير M3 إضافية لتأمين المحرك السائر إلى يمين المحور العاشر والخيط كل من قضبان مترابطة في كل من المكسرات النحاسية. الشريحة اثنين من ثمانية أعمدة ملليمتر في كل من كتل وسادة عموديا وانزلاق اثنين من ثمانية أعمدة ملليمتر أفقيا. بعد ذلك، استخدم مسامير M2 لتأمين اثنين من أصحاب رمح إلى كل من اللوحة العليا وإلى أعلى الضميمة الإلكترونية واستخدام مسامير M3 لتأمين محامل كتلة وسادة على اللوحة العليا.تأمين المحركات السائر على أعلى الضميمة الالكترونيات مع M3 مسامير واستخدام مفتاح M2 ألن لتشد من المسمار نكش السفلي لتأمين رنبر على مهاوي المحركات السائر. لوضع محور X الفرعية التجميع في الإطار، محاذاة أعمدة عمودية ثمانية ملليمتر مع حامل رمح وتشديد مهاوي مع مسامير M2 ومفتاح ألين. ثم، استخدم مفتاح M2 ألين لتشدّد المسمار العلوي من النكش لتأمين القضيب المترابط في الطرف الآخر من الـ 1.للبثق من التجميع الفرعي، استخدم مسامير M4 لتأمين كتل وسادة اثنين على لوحة الطارد الخلفي واستخدام مسامير M3 لتأمين المشبك حزام الطارد على لوحة الطارد الخلفي بين كتل وسادة. استخدام مسامير الهكية M3 لتأمين لوحة الطارد الخلفي إلى حامل المحرك الطارد وتأمين المحركين السائر على حامل محرك الطارد. تشديد المسمار نكش السفلي مع مفتاح ألين M2 لتأمين الناطورين على مهاوي من المحركات السائر وتشديد المسمار نكش العليا لتأمين المسمار مترابطة داخل رنات.حرك سترة التدفئة في حامل المحرك الطارد واستخدام مسامير M3 لتأمين المكسرات النحاسية داخل قفل المكبس واحد. لتركيب رأس البثق على محور X، قم بزلاقة مهاوي الـ 8 ملليمترات الموجودة على المحور X في كتل الوسادة على رأس الطارد ولف حزام الدفع من خلال المهاجر في الخمول مسنن على تجمعات المحور الأيسر والأيني. ثم استخدام مسامير الهكية M3 لتأمين حزام محرك الأقراص في المشبك حزام الطارد.عندما يكتمل تجميع الإطار، استخدم مسامير M3 لتركيب اردوينو في الجزء الأكريليك سبعة الكفن الإلكترونية وإدراج لوحة RAMPS على رأس مجلس اردوينو مع قابس USB التي تواجه الجزء الاكريليك ستة لوحة الظهر. جبل التيار المستمر السلطة مقبس في الجزء السادس الاكريليك الخلفي لوحة وإصلاح الموصل إلى إمدادات الطاقة. ثم، وذلك باستخدام الرسم البياني الأسلاك والتسميات لتجنب تثبيت الاتصالات بطريقة عكسية، وربط وحدات تحكم المحركات، المحركات السائر، توقف نهاية، سخان، و thermocouple، إلى دبابيس كل منها.يتضمن اختبار الخط استخدام سلسلة من أوامر الحركة، تسمى G-code، لطباعة خيوط جيئة وذهاباً على لوحة البناء في نمط أساسي لتقييم خصائص خيوط فردية، مثل السمك أو الاتساق. معلمات الطباعة المستخدمة لاختبارات الخط متضمنة في الجدول. لإنشاء كائنات 3D معقدة، يجب إدخال الكائن الذي سيتم طباعته في ملف لغة تيسالتيون قياسي إلى Repetier وشرائح إلى رمز G القابل للطباعة ثلاثي الأبعاد.يتم تضمين معلمات طباعة الكائنات ثلاثية الأبعاد في الجدول. لتحديد دقة الأبعاد من المضافة تصنيع ذوبان الطابعة البثق المستخدمة لهذه التجارب في الاتجاهات س، ص، وZ عند طباعة مادة شبه صلبة، تم طباعة سنتيمتر واحد في سنتيمتر واحد في مكعب سنتيمتر واحد. ثم تم مسح المكعب 3D ومقارنتها الأبعاد ضد مكعب الأصلي بمساعدة الكمبيوتر صياغة البيانات.ثم تمت مقارنة النموذج الأصلي والمسح ثلاثي الأبعاد باستخدام برنامج "كلاود مقارنة" مفتوح المصدر. قبل توصيل النظام أو تشغيل مصدر الطاقة، تأكد من أن الأسلاك قد تم بشكل صحيح وأنه تم فحصه من قبل فني مؤهل. ADDME هو منصة مفتوحة المصدر وقابلة للتخصيص لدراسة عملية البثق تذوب مع التطبيقات في المواد الغذائية والطباعة باستثناء 3D.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Low-Cost Cryo-Light Microscopy Stage Fabrication for Correlated Light/Electron Microscopy

منخفضة التكلفة المرحلة الميكروسكوب البرد الخفيفة التصنيع الخفيف مربوط / مجهرية إلكترون

The coupling of cryo-light microscopy (cryo-LM) and cryo-electron microscopy (cryo-EM) poses a number of advantages for understanding cellular 
dynamics ...

High Throughput Microfluidic Rapid and Low Cost Prototyping Packaging Methods

عالية الإنتاجية ميكروفلويديك السريع وانخفاض تكلفة النماذج طرق التعبئة والتغليف

In this work, 3 different packaging and assembly techniques are presented. They can be classified into two categories: one-time use and reusable packaging ...

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

النماذج الأولية السريعة ومنخفضة التكلفة من الأجهزة الطبية عن طريق 3D المطبوعة لقوالب حقن صب السائل

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

Bioprinting of Cartilage and Skin Tissue Analogs Utilizing a Novel Passive Mixing Unit Technique for Bioink Precellularization

بيوبرينتينج الغضاريف والجلد الأنسجة النظير استخدام سلبية رواية خلط وحدة تقنية بريسيلولاريزيشن بيوينك

Bioprinting is a powerful technique for the rapid and reproducible fabrication of constructs for tissue engineering applications. In this study, both ...

Development of an Electrochemical DNA Biosensor to Detect a Foodborne Pathogen

تطوير Biosensor الكهروكيميائية الحمض النووي للكشف عن مسببات الأمراض المنقولة عن طريق الأغذية

Vibrio parahaemolyticus (V. parahaemolyticus) is a common foodborne pathogen that contributes to a large proportion of public health problems globally, ...

Applications for Open Source Microplate-Compatible Illumination Panels

تطبيقات للواح الاضاءه المتوافقة مع اللوحة المفتوحة المصدر

Microplates are commonly used in the modern laboratory environment for a wide variety of tasks both in small-scale laboratory benchtop operations as well ...

Pancreatic Tissue-Derived Extracellular Matrix Bioink for Printing 3D Cell-Laden Pancreatic Tissue Constructs

البنكرياس المشتقة الانسجه المستمدة مصفوفة بيونك للطباعة 3D خلايا البنكرياس لادن الانسجه يبني

The transplantation of pancreatic islets is a promising treatment for patients who suffer from type 1 diabetes accompanied by hypoglycemia and secondary ...

An Open Source Technology Platform to Manufacture Hydrogel-Based 3D Culture Models in an Automated and Standardized Fashion

منصة تقنية مفتوحة المصدر لتصنيع نماذج ثقافة 3D القائمة على الهيدروجيل بطريقة آلية وموحدة

Current mixing steps of viscous materials rely on repetitive and time-consuming tasks which are performed mainly manually in a low throughput mode. These ...

Low-Cost, Volume-Controlled Dipstick Urinalysis for Home-Testing

انخفاض التكلفة، حجم التحكم في تحليل البول Dipstick لاختبار المنزل

Dipstick urinalysis provides quick and affordable estimations of multiple physiological conditions but requires good technique and training to use ...

Open-source Toolkit: Benchtop Carbon Fiber Microelectrode Array for Nerve Recording

مجموعة أدوات مفتوحة المصدر: مصفوفة الأقطاب الكهربائية الدقيقة من ألياف الكربون على الطاولة للتسجيل العصبي

Conventional peripheral nerve probes are primarily fabricated in a cleanroom, requiring the use of multiple expensive and highly specialized tools. This ...