Одновременный мульти

Jul 30, 2023

Публикация в журналеМеждународный журнал экстремального производства, команда, возглавляемая исследователями из Государственной ключевой лаборатории гидроэнергетических и мехатронных систем, одновременно и точно наносила различные биоматериалы в полученную область заливочной среды с помощью нескольких индивидуально управляемых сопел.

По сравнению с традиционным методом последовательной печати, разработанный метод печати может контролировать точное нанесение биочернил, обеспечивая точность положения и морфологию структуры, а также улучшая прочность соединения между слоями. Это открытие может обеспечить возможность широкого использования при производстве гетерогенных структур из мягких биоматериалов и мягких композитов.

Один из ведущих исследователей, доцент Хунчжао Чжоу, прокомментировал: «Технология биопечати из нескольких материалов обеспечивает различные варианты клеток и биоматериалов для создания in vitro гетерогенных структур, которые могут лучше отображать естественные ткани/органы. Технология встроенной печати обеспечивает больше возможностей для печати различных материалов в сложных трехмерных структурах».

Тем не менее, среда для заливки имеет вязкость выше, чем у воздуха, что более существенно повлияет на непрерывное положение экструдированных биочернил. биочернила наносятся на среду для заливки и сохраняются практически на месте. Нет гарантированной адгезии между соседними нитями. Из-за возможности создания тканей in vitro из нескольких материалов действительно важно контролировать точное нанесение чернил в среду для заливки для создания гетерогенных тканей.

В традиционной встроенной печати простая и часто используемая стратегия заключается в том, что соседние нити проектируются с пространственным перекрытием, чтобы гарантировать их соединение друг с другом.

«Метод перекрытия доказал свою эффективность при печати непрерывных структур из одного материала. Для сложных структур из нескольких материалов перекрытие нитей может вызвать неконтролируемое укладывание и сжатие соседних нитей и поставить под угрозу пространственное распределение различных материалов в печатном материале. структуру», — сказал первый автор доктор Цзыци Гао.

«В нашей работе мы анализируем динамику экструдированных биочернил в среде для заливки. Мы равномерно подмешиваем флуоресцентные микросферы в чернила, чтобы определить контур напечатанных нитей, и печатаем нити одновременно в среде для заливки с разными параметрами печати. ​​Мы может сравнивать и проверять экспериментальные явления с результатами изменения ключевых параметров теоретического анализа. Этот новый метод печати позволяет добиться горизонтального соединения между тонкими нитями в широком диапазоне параметров печати».

Соавтор, профессор Цзюнь Инь, добавил: «С помощью вышеуказанных экспериментальных методов количественно оценивается влияние параметров печати, включая скорость печати, реологию внедряемой среды, на 3D-морфологию напечатанной нити. В условиях высокой скорости печати и низкой вязкостная среда для заливки, одновременно печатаемые нити демонстрируют высокую точность и соотношение сторон, близкое к единице, что может адаптироваться к траектории среза и позволяет нам изготавливать микроструктуры».

«Была напечатана двухслойная тонкостенная структура с каждым слоем менее 200 мкм. Было продемонстрировано, что модели кишечника и печени могут быть напечатаны. Кишечник имел структуру, аналогичную форме круглой складки реального органа. Обе ткани могут быть напечатаны. быть сшитым и извлеченным из среды для заливки без значительного ухудшения или расслоения».

«Кроме того, был проведен тест на отслаивание для исследования прочности соединения между образцами с одновременной печатью, результаты сравнивались с литыми и образцами с последовательной печатью. Мы обнаружили, что прочность соединения образцов при одновременной печати была значительно выше, чем у образцов. путем последовательной печати по одной и той же траектории.Предложенный метод одновременной печати свел к минимуму вероятность загрязнения внедряемой среды для 3D-печати многослойных и многоматериальных структур.И это может быть прямым решением существующей структурной целостности. проблемы для таких структур».