Name: design of an open-source, low-cost bioink and food melt extrusion 3d printer
Uploaded: 2020-03-02T12:00:00
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이 연구는 공공, 상업 또는 비영리 부문의 자금 조달 기관으로부터 특정 보조금을 받지 못했습니다. 플로리안 슈미트너, 산드로 고르카, 구린더 싱, 빈센트 트란, 도미닉 부에게 특별한 감사를 전하며, 디자인의 초기 프로토타입에 기여한 공로를 인정받아 주었습니다.

주의: 뜨거운 납땜 인두 및 가열 카트리지로 인한 화상의 위험이 있습니다. 가열 재킷 내부에 고정되지 않은 경우 가열 카트리지에 전원을 공급해서는 안됩니다. 또한 움직이는 3D 프린터 축에서 꼬집거나 열상이 발생할 위험이 있습니다.
1. 개요 및 준비
참고: 그림 1A는 프린터의 컴퓨터 생성 렌더링을 보여 주며 그림 <stro...

<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>

이 프로토콜은 저비용 용융 압출 기반 3D 프린터를 구성하기 위한 자세한 지침을 제공합니다. 3D 프린터의 구성은 프레임, y축/침대, x축, 압출기, 전자 제품 및 소프트웨어를 포함한 하위 섹션으로 나눌 수 있습니다. 이러한 하위 섹션은 자세한 다이어그램, 도면, 파일 및 부품 목록과 함께 제공됩니다. ADDME 3D 프린터의 총 가격은 $343 AUD (2019년 01월 17일 기준 미화 245달러)로, 현재 알려진 가장 저렴한 ...

적화제조는 산업환경에 상당한 가치를 제공할 수 있는 강력한제조기술1,2. 적층 제조의 매력적인 특징에는 툴링 비용, 높은 수준의 사용자 지정, 복잡한 형상 및 진입 비용 에 대한 장벽 감소가 포함되지 않습니다. 시제품 의 신속한 제조를 위한 비용 조정 비용은 없으며, 이는 저임금 경쟁업체와의 경쟁력을 유지하려는 선진국 산업의 중요한 목표인 "시장 출시 시간"을 줄이려고 할 때 바람직합니다1. 높은 수준의 사용자 정의 기능을 통해 다양한 제품을 복잡한 형상으로 제작할 수 있습니다. 이러한 요인이 셋업, 재료 및 작업자 전문화에 대한 낮은 비용과 결합될 때, 첨가제 제조 기술의 명확한 가치가 있다3.
3D 프린팅이라고도 하는 적층 제조에는 컴퓨터 수치 제어(CNC) 시스템3에서개체의 레이어별 제작이 포함됩니다. 시트 나 재료 블록에서 재료를 제거하는 밀링과 같은 기존의 CNC 프로세스와 달리 3D 프린팅 시스템은 원하는 구조에 재료를 레이어별로 추가합니다.
3D 프린팅은 레이저, 플래시, 압출 또는 제팅 기술을 포함한 다양한 방법을 통해 촉진될 수있다 4. 채택된 특정 기술은 원료(즉, 분말 또는 용융)의 형태뿐만 아니라 처리에 필요한 유변학적 및 열적특성을 결정한다 5. 압출 기반 3D 프린팅 시장은 필라멘트 기반 시스템에 의해 지배되고 있으며, 필라멘트는 압출 헤드에 대량의 재료를 취급, 처리 및 지속적으로 공급하기 쉽기 때문입니다. 그러나, 이러한 과정은 필라멘트(주로 열가소성 수지)로 형성될 수 있는 물질의 종류에 의해 제한된다. 대부분의 재료는 필라멘트 형태로 존재하지 않으며, 시장에서 현대 저가 플랫폼의 부족은 주목할만한 격차를 나타냅니다.
이 프로토콜은 물질을 주사기에 저장하고 바늘을 통해 압출 할 수있는 저수지 기반 압출 시스템의 구성을 보여줍니다. 이 시스템은 식품6,폴리머7및 생체 재료8,9를포함한 광범위한 재료를 제조하는 데 이상적입니다. 또한, 저수지 기반 압출 기술은 일반적으로 다른 3D 프린팅 방법보다 덜 위험하고, 비용이 저렴하며, 작동이 용이합니다.
오픈 소스 3D 프린팅 시스템을 설계하고 공개하는 대학 주도 팀이 늘어나고 있습니다. 2007년 Fab@Home 압출 기반 프린터를 시작으로10, 11,연구원은 3D 프린팅 기술 및 응용 분야에서 급속한 확장을 추진하기 위한 간단하고 저렴한 플랫폼을 만드는 것을 목표로 했습니다. 2011년 말, RepRap 프로젝트는 3D 프린팅으로 제작된 부품으로 설계된 필라멘트 기반 3D 프린팅 플랫폼을 만드는 것을 목표로 삼았으며, 이를 목표로 는 자체 복제 기계12를만드는 것을 목표로 했습니다. 3D 프린터의 비용은 수년에 걸쳐 떨어지고있다, 에서 $2300 Fab@Home USD (2006), $573 RepRap v1에 대한 USD (2005), 그리고 $400 v2에 대한 USD (2011).
이전 작업에서는 자체 3D 프린팅 시스템을 사용자 지정 저장소 기반 압출 시스템과 결합하여 초콜릿13에서복잡한 3D 개체를 만드는 방법을 시연했습니다. 추가 설계 조사에 따르면 이 프로토타입 설계에 비해 상당한 비용 절감 효과를 얻을 수 있습니다.
이 프로토콜의 목적은 저비용 저수지 기반 용융 압출 3D 프린터의 구성에 대한 지침을 제공하는 것입니다. 여기에 제시된 자세한 다이어그램, 도면, 파일 및 구성 요소 목록은 3D 프린터를 성공적으로 구성하고 작동할 수 있도록 합니다. 모든 구성 요소는 https://www.thingiverse.com/Addme/collections 오픈 소스 (크리에이티브 커먼즈 비상업적) <a href="https://www.thingiverse.com/Addme/collections" target="_blank">플랫폼에서</a>호스팅되며 사용자가 원하는대로 기능을 변경하거나 추가 할 수 있습니다. 점성 크림, 초콜릿, 그리고 Pluronic F-127 (bioinks용 모델) ADDME의 성능을 평가하고 생물 의학 및 식품 인쇄 산업에 ADDME 3D 프린터의 응용 프로그램을 시연하는 데 사용됩니다.
이 프로토콜에는 아크릴을 절단할 수 있는 레이저 커터와 PLA 또는 ABS 필라멘트를 인쇄할 수 있는 데스크탑 3D 프린터가 필요합니다. 가공된 난방 재킷과 히터 카트리지 또는 실리콘 히터를 사용하여 작업자가 접근할 수 있는 장비에 따라 재료를 가열할 수 있습니다. 모든 CAD 파일은 <a href="https://www.thingiverse.com/Addme/designs" target="_blank">https://www.thingiverse.com/Addme/designs.</a> 3D 프린터를 제어하는 펌웨어 및 소프트웨어의 경우 <a href="http://marlinfw.org/meta/download/" target="_blank">http://marlinfw.org/meta/download/</a> 및 <a href="https://www.repetier.com/" target="_blank">https://www.repetier.com/</a> 각각 리소스가 제공됩니다. 제어 보드에 대한 자세한 지침은 <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

3차원(3D) 프린팅은 매우 복잡한 물체를 개조 비용 없이 제작할 수 있는 점점 더 인기 있는 제조 기술입니다. 이러한 인기증가는 부분적으로 시스템 설정 비용 및 작동 용이성과 같은 진입 장벽이 떨어짐에 의해 주도됩니다. 다음 프로토콜은 맞춤형 부품 및 부품 제작을 위한 적재제조 용융 압출(ADDME) 3D 프린터의 설계 및 시공을 제공합니다. ADDME는 3D 프린팅, 레이저 컷 및 온라인 소스 구성 요소의 조합으로 설계되었습니다. 이 프로토콜은 프레임, y축 및 침대, x축, 압출, 전자 및 소프트웨어의 제목 아래에 상세한 다이어그램 및 부품 목록과 함께 따라하기 쉬운 섹션으로 정렬됩니다. ADDME의 성능은 점성 크림, 초콜릿 및 Pluronic F-127 (바이오 잉크 모델)을 사용하여 복잡한 물체의 압출 테스트 및 3D 프린팅을 통해 평가됩니다. 결과는 ADDME가 광범위한 산업에서 사용하기 위한 재료 및 구성의 제조를 위한 유능한 플랫폼임을 나타냅니다. 상세한 다이어그램과 비디오 콘텐츠의 조합은 다양한 재료의 복잡한 물체의 3D 프린팅에 관심이 있는 개인을 위해 저비용, 작동이 간편한 장비에 쉽게 접근할 수 있도록 합니다.

3D 프린팅 시 ADDME의 성능은 점성 크림(150 mL, 니베아 핸드 크림), 초콜릿(캐드버리, 플레인 밀크), 플루로닉 F-127(시그마 알드리히)을 사용하여 평가하였다. 점성 크림과 초콜릿을 있는 것으로 사용하고, 플로론을 20% wt 용액에 초순수로 용해시키고 필요14,15까지5°C에서 냉장 보관하였다.
<p class="jove_content" fo:keep-together.within-page="1...

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

이 작업의 목적은 생물 의학 및 식품 인쇄 산업의 응용 프로그램에 대한 오픈 소스 및 저가 구성 요소로 만든 저수지 기반 용융 압출 3 차원 프린터를 설계하고 구성하는 것입니다.

오픈 소스, 저비용 바이오 잉크 및 식품 용융 압출 3D 프린터 설계

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

이 절차에서는 저렴한 비용, 오픈 소스, 용융 압출 및 바이오 잉크 3D 프린터인 ADDME를 구성하는 방법을 시연합니다. 용융 압출 및 바이오 잉크 3D 프린터는 수천 달러의 비용이 들 수 있으며 일반적으로 폐쇄 된 소스입니다. ADDME는 350보다 적은 비용 오픈 소스, 사용자 정의 3D 인쇄 플랫폼입니다.ADDME는 식품 가공, 폴리머 복합 재료 생산 및 바이오 프린팅 내의 응용 을위한 다양한 재료로 복잡한 3D 형상을 생산 할 수 있습니다. 이 비디오는 다양한 구성 요소가 함께 모여 ADDME를 구성하고 테스트하는 방법을 시연하는 데 손을 제공합니다. 9개의 아크릴 부품을 연결한 후 그림 라벨을 확인하여 각 조각이 올바르게 배치되었는지 확인하고 M3 나사와 M3 Allen 키를 사용하여 조각을 보호합니다.그런 다음, M10 나사로드를 아크릴 멤버 6, 8, 10에 구멍을 뚫고 M10 와셔와 너트로 막대를 고정하여 가변 스패너로 너트를 조입니다. Y축과 프린팅 베드를 조립하려면 베개 블록 2개를 8mm 샤프트에 밀어 넣고 8mm 샤프트 중 하나에 엔드 스톱을 밀어 넣습니다. M2 나사와 알렌 키를 사용하여 기계식 엔드 스톱을 확보하고 M4 나사를 사용하여 4개의 베개 블록을 모두 장착 침대에 고정시하십시오.M3 나사와 알렌 키를 사용하여 장착 침대에 벨트 클램프를 고정하고 M3 나사, 너트 및 스프링 배열을 사용하여 장착 침대에 인쇄 침대를 고정합니다. 다음으로 M2 나사와 알렌 키를 사용하여 두 개의 샤프트 홀더를 후면 패널과 전면 패널에 고정하고 M3 나사를 사용하여 스테퍼 모터 홀더를 백 패널에 고정합니다. 그런 다음 추가 M3 나사를 사용하여 스테퍼 모터를 스테퍼 모터 홀더에 고정하고 전면 패널에 벨트 idler를 고정합니다.인쇄 베드 서브 어셈블리를 프레임에 삽입하려면 8mm 샤프트의 각 끝을 샤프트 홀더에 일치시다. X축 서브 어셈블리의 왼쪽을 조립하려면 너트 홀더 내부에 황동 너트를 넣고 M3 나사와 알렌 키를 사용하여 너트를 X축 베개 왼쪽으로 고정시하십시오. M4 나사와 알렌 키를 사용하여 베개 블록을 X축 베개 왼쪽으로 고정하고 X축 일더러를 M3 나사로 남긴 X축 베개에 고정시하십시오.일더, X축 idler 1개, X축 idler 2의 중앙 구멍을 정렬하고 이러한 재질을 M3 나사 및 Allen 키와 함께 고정합니다. X축 서브 어셈블리의 오른쪽을 조립하려면 너트 홀더 내부에 황동 너트를 놓고 M3 나사로 X축 베개 오른쪽에 너트를 고정합니다. M4 나사로 오른쪽 X축 베개에 베개 블록을 고정하고 M3 나사로 X 축 베개 오른쪽에 X 축을 고정합니다.추가 M3 나사를 사용하여 스테퍼 모터를 X축 오른쪽으로 고정하고 각 나사 막대를 각 황동 너트에 실을 수 있습니다. 8mm 샤프트 중 2개를 각 베개 블록에 수직으로 밀어 넣고 8mm 샤프트 중 2개를 수평으로 밀어 넣습니다. 다음으로 M2 나사를 사용하여 상단 패널과 전자 인클로저 상단에 두 개의 샤프트 홀더를 고정하고 M3 나사를 사용하여 상단 패널에 베개 블록 베어링을 고정합니다.M3 나사로 전자 인클로저 상단에 스테퍼 모터를 고정하고 M2 Allen 키를 사용하여 하부 그럽 스크류를 조이면 스테퍼 모터의 샤프트 위에 커플러를 고정합니다. X축 서브 어셈블리를 프레임에 넣려면 수직 8mm 샤프트를 샤프트 홀더와 정렬하고 M2 나사및 Allen 키로 샤프트를 조입니다. 그런 다음 M2 Allen 키를 사용하여 상부 그럽 스크류를 조여 나사막대를 커플러의 다른 쪽 끝으로 고정시합니다.서브 어셈블리의 압출을 위해 M4 나사를 사용하여 압출기 백 플레이트에 두 개의 베개 블록을 고정하고 M3 나사를 사용하여 베개 블록 사이의 압출기 백 플레이트에 압출기 벨트 클램프를 고정하십시오. M3 육각 나사를 사용하여 압출기 모터 홀더에 압출기 백 플레이트를 고정하고 두 개의 스테퍼 모터를 압출기 모터 홀더에 고정시하십시오. M2 Allen 키로 하부 그럽 스크류를 조여 스테퍼 모터의 샤프트 위에 커플러를 고정하고 상부 그럽 스크류를 조여 커플러 내의 나사나사를 고정합니다.가열 재킷을 압출기 모터 홀더에 밀어 넣고 M3 나사를 사용하여 플런저 잠금 장치 내부의 황동 너트를 고정합니다. 압출 헤드를 X축에 장착하려면 X축에서 발견된 8mm 샤프트를 압출기 헤드의 베개 블록에 밀어 넣고 왼쪽축 어셈블리에 있는 idler를 통해 드라이브 벨트를 감쌉합니다. 그런 다음 M3 육매 나사를 사용하여 압출기 벨트 클램프의 드라이브 벨트를 고정합니다.프레임 어셈블리가 완료되면 M3 나사를 사용하여 아두이노를 아크릴 부품 7개의 전자 슈라우드에 장착하고 아두이노 보드 위에 램프보드를 삽입하고 아크릴 파트 6 백 패널을 향한 USB 플러그가 장착되어 있습니다. DC 전원 공급 장치 잭을 아크릴 부품 6 백 패널에 장착하고 커넥터를 전원 공급 장치에 고정합니다. 그런 다음 배선 다이어그램과 라벨을 사용하여 역방향 방식으로 연결을 설치하지 않도록 모터 컨트롤러, 스테퍼 모터, 엔드 스톱, 히터 및 열전대를 각각의 핀에 연결합니다.선 테스트는 G 코드라는 일련의 이동 명령을 사용하여 기본 패턴의 빌드 플레이트에 필라멘트를 앞뒤로 인쇄하여 두께 또는 일관성과 같은 개별 필라멘트 특성을 평가하는 작업이 포함됩니다. 선 테스트에 사용되는 인쇄 매개 변수가 테이블에 포함됩니다. 복잡한 3D 개체를 만들려면 인쇄할 객체를 표준 테셀레이션 언어 파일에 입력하여 Repetier에 입력하고 3D 인쇄 가능한 G 코드로 슬라이스해야 합니다.3D 객체를 인쇄하기 위한 매개 변수가 테이블에 포함됩니다. 반고체 물질을 인쇄할 때 X, Y 및 Z 방향에서 이러한 실험에 사용되는 적층 제조용 용융 압출 프린터의 치수 정확도를 결정하기 위해 1센티미터 x 1센티미터 x 1센티미터 큐브가 인쇄되었다. 큐브는 3D 스캔하고 원래 큐브 컴퓨터 지원 초안 데이터와 비교하여 차원적으로 비교되었습니다.그런 다음 오픈 소스 Cloud Compare 소프트웨어 프로그램을 사용하여 원래 모델과 3D 스캔을 비교했습니다. 시스템을 연결하거나 전원 공급 장치를 켜기 전에 배선이 올바르게 수행되었으며 자격을 갖춘 기술자가 배선이 올바르게 수행되었는지 확인합니다. ADDME는 식품 응용 분야의 응용 프로그램과 함께 용융 압출 공정을 연구하고 3D 프린팅을 금지하는 오픈 소스 및 사용자 정의 가능한 플랫폼입니다.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

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

상관 라이트 / 전자 현미경을위한 저가의 Cryo - 라이트 현미경 스테이지 제작

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

연구

생체공학

High Throughput Microfluidic Rapid and Low Cost Prototyping Packaging Methods

높은 처리량 마이크로 유체 신속하고 저렴한 비용으로 프로토 타입 포장 방법

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

액상 사출 성형을위한 3D 인쇄 금형을 사용하여 의료 기기의 신속하고 저렴한 프로토 타이핑

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

연골과 피부 조직 아날로그 소설 수동 Bioink Precellularization에 대 한 단위 기술 혼합을 이용 하 여 Bioprinting

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

Foodborne 병원 체를 검출 하는 전기 화학 DNA 바이오 센서의 개발

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

오픈 소스 마이크로플레이트 호환 조명 패널용 애플리케이션

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

인쇄 3D 세포 -라덴 췌장 조직 구성을 인쇄를위한 췌장 조직 유래 세포 외 매트릭스 바이오 잉크

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

하이드로겔 기반 3D 문화 모델을 자동화및 표준화방식으로 제조하는 오픈 소스 기술 플랫폼

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

홈 테스트를 위한 저비용 볼륨 제어 디프스틱 소변기

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

오픈 소스 툴킷: 신경 기록을 위한 벤치탑 탄소 섬유 마이크로전디 어레이

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