پرینت سه بعدی ریزساختارهای یخی

محققان دانشگاه کارنگی ملون در پنسیلوانیا ادعا می کنند که موفق به پرینت سه بعدی ریزساختارهای یخی شده اند. آنها قصد دارند از این ساختارها به عنوان الگوهای فداشونده برای توسعه کانال ها یا مجراهای داخلی را با بالاترین ظرافت و دقت استفاده کنند. محققان امیدوارند با این تکنولوژی پرینتر سه بعدی یخی، قطعات کاربردی مفیدی برای مهندسی زیست پزشکی، تولیدات پیشرفته و هنر توسعه دهند.

فهرست محتوای مقاله

توسعه ریزساختارهای یخی با استفاده از تکنولوژی پرینت سه بعدی

پیشرفت ‌ها در زمینه پرینت سه بعدی معمولاً با ترموپلاستیک ها یا فلزات بوده است و به ندرت می ‌توان نوآوری ‌هایی را با استفاده از آب به عنوان ماده پرینت سه بعدی یافت. این محققان از آب به دلیل زیست سازگاری و توانایی آن در تبدیل سریع و آسان به یخ استفاده کردند. نقطه ضعف استفاده از یخ این بود که تیم با چالش ‌های زیادی در تعریف پارامترهای پرینت سه ‌بعدی مواجه شد.

توسعه ریزساختارهای یخی با استفاده از تکنولوژی پرینت سه بعدی

فرآیند پرینت سه بعدی یخ

Akash Garg ، دانشجوی دکترای مهندسی مکانیک، و Saigopalakrishna Yerneni، دانشیار فوق دکترا در مهندسی شیمی، فرآیند پرینت سه بعدی یخ را توسعه دادند. آنها به طور خاص، قطرات آب را روی یک صفحه ساخت سرد که در دمای ۳۵- درجه سانتیگراد نگهداری می ‌شد تزریق کردند که درنتیجه آب خیلی سریع به یخ تبدیل می شد.

این تیم برای یافتن مسیر پرینت سه بعدی مناسب، سرعت حرکت نازل و تزریق قطرات فرایند را چندین بار تکرار شد تا بتوانند ساختارهای صیقلی با هندسه های کاملاً مشخص ایجاد کنند. محققان به لطف تغییر فاز سریع آب و مقاومت یخ، توانستند انواع اشکال را بدون نیاز به تکیه گاه توسعه دهند. این تیم پس از چندین آزمایش، موفق به توسعه ساختار هایی از جمله درخت، پروانه و اختاپوس در مقیاس میکروسکوپی شد.Akash Garg در اینباره توضیح داد: “ما با استفاده از فرآیند یخ سه بعدی شده خود می‌توانیم قالب ‌های یخی در مقیاس کوچک با دیواره‌ های صاف و ساختارهای شاخه ‌دار بسازیم. اینها متعاقباً می توانند برای ساخت قطعات میکروسکوپیک با حفره های داخلی کاملاً مشخص استفاده شوند”.

بنابراین، این سازه ‌های یخی به گونه‌ ای طراحی شده‌ اند که به عنوان الگوهای فداشونده برای طراحی قطعات نهایی پیچیده‌ تر عمل کنند. محققان این روش را یا قالب گیری معکوس می نامند. ساختار های پرینت سه بعدی شده را پس از تکمیل فرایند چاپ می توان در یک مایع یا ژل از یک ماده ساختاری سرد مانند رزین شستشو داد. پس از سخت شدن، آب را می توان به راحتی یا با ذوب یخ یا تبدیل آن به بخار آب از قطعه جدا کرد. روش دوم حذف آسان پس از قالب گیری را ارائه می دهد که منجر به توسعه کانال های داخلی صاف و دقیق می شود.

این تیم در اینباره توضیح داد: “ما معتقدیم این رویکرد پتانسیل بسیار زیادی برای ایجاد انقلاب در مهندسی بافت و سایر زمینه ‌ها دارد، جایی که ساختارهای مینیاتوری با کانال‌های پیچیده مورد نیاز است، مانند میکروسیال‌ها و رباتیک‌های نرم”.

منبع: https://www.3dnatives.com

در صورت تمایل میتوانید فایل PDF این مقاله را در قسمت زیر دانلود و با ذکر منبع مورد استفاده قرار دهید.