Name: stereolithographic 3d printing with renewable acrylates
Uploaded: 2018-09-12T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 28 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Stereolithographic 3D Printing with Renewable Acrylates at JoVE.com

أيد "جرينباك البوليمر التطبيق المركز" هذه الدراسة كجزء من مشروع 140413: "3D الطباعة في الإنتاج". نود أن نعترف ألبرت هارتمان، كورين van نورديني, Rens فإن ليوفن، بروينس أننييك، تامينجا فمكا، Jur van ديجكين وألبرت وورتمان لتسهيل إطلاق النار على الفيديو.

تحذير: الرجاء مراجعة صحائف بيانات السلامة المادية ذات الصلة (MSDS) قبل الاستخدام.
1-إعداد الراتنج فوتوكورابل
ملاحظة: الرجاء استخدام معدات الوقاية الشخصية (سلامة النظارات، والقفازات، معطف مختبر) أثناء الإجراء التالي. انظر بنا العمل السابقة12 لمزيد من التفاصيل في هذا الباب.
<ol><li>من أجل 50 جرام من 1,10-ديكانيديول دياكريلاتي (SA5201) في 500 مل قارورة Erlenmeyer.</li>
	<li>إضافة 1.0 g من diphenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl) أكسيد الفوسفين (TPO) وز 0.40 من 2.5-مكررا(5-ثالثي-بوتيل-بينزوكسازول-2-يل) ثيوفين (بوت) لقارورة.</li>
	<li>تزويد قارورة محرض ميكانيكية ويقلب الخليط 200 لفة في الدقيقة لمدة 5 دقائق في درجة حرارة الغرفة من أجل حل منظمات ترويج التجارة وبوت في مونومر acrylate.</li>
	<li>إضافة 100 جرام من تيتراكريلاتي ثريتول و 100 غرام من أكريلاتي الإيبوكسي متعددة الوظائف (انظر الجدول للمواد) إلى الخليط.</li>
	<li>يقلب الخليط 200 لفة في الدقيقة لمدة 30 دقيقة عند 50 درجة مئوية لضمان من راتنج متجانسة.</li>
	<li>إزالة محرض الميكانيكية وتناسب قارورة مع سداده. قارورة ملفوفة في رقائق الألومنيوم لحماية الراتنج صانعوا acrylate بيولوجي (بابر) من الضوء. ملاحظة: يمكن أن يكون مؤقتاً البروتوكول هنا.</li>
	<li>تغطي أسفل لوحة من رهيوميتير مع هندسة لوحة التوازي مع فوتوريسين.</li>
	<li>تعيين الفجوة بين اللوحات في 1 مم وتغطي رهيوميتير مع غطاء مقاومة للأشعة فوق البنفسجية.</li>
	<li>قياس اللزوجة الراتنج في درجة حرارة الغرفة في معدلات القص من 0.1 إلى 100 s-1؛ مثلاً،0.100، 0.126، 0.158، 0، 200، 0.251، 0.316، 0.398، 0.501، 0.631، 0.794، 1.00، 1.26، 1.58، 2.00، 2.51، 3.16، 3.98، 5.01، 6.31، 7.94، 10.0، 12.6، 15.8، 20.0، 25.1، 31.6، 39.8، 50.1، 63.1، 79.4، و ق 100-1.</li>
</ol>2-ستيريوليثوجرافيك 3D الطباعة مع ثيوريا بيولوجي
ملاحظة: انظر بنا العمل السابقة12 لمزيد من التفاصيل في هذا الباب.
<ol><li>قم بتشغيل الطابعة 3D جيش تحرير السودان وحدد وضع الفتح.</li>
	<li>بدء تشغيل البرنامج إعداد نموذج على جهاز كمبيوتر. اختر إعدادات الطباعة المطلوبة: مادة (مسح) والإصدار (V4) وسمك الطبقة (50 ميكرومتر).</li>
	<li>فتح نموذج رقمي للنموذج على شكل مجمع، ملف لغة (.stl) الترصيع قياسية (انظر ملف الترميز الإضافي) واختيار الموقع والتوجه على منصة بناء.  تحميل مهمة الطباعة من برنامج الإعداد النموذجي لطابعة 3D جيش تحرير السودان. ملاحظة: اعتماداً على هيكل المنتج، يمكن أن تكون متكاملة هيكل دعم في نموذج ثلاثي الأبعاد لتحقيق الاستقرار في البناء أثناء التصنيع. في حالة النموذج على شكل مجمع أثبت هنا، هيكل دعم غير مطلوبة إذا كان طباعة عادية في اتجاه بناء.</li>
	<li>صب 200 مل فوتوريسين بيولوجي في خزان راتنج. فتح الطابعة ثلاثية الأبعاد وجبل الخزان الراتنج بشكل صحيح.</li>
	<li>جبل منصة البناء وإغلاق الطابعة ثلاثية الأبعاد.</li>
	<li>بدء تشغيل مهمة الطباعة.</li>
	<li>تسمح الطابعة ثلاثية الأبعاد لاختلاق نماذج على شكل معقد.  لا تفتح الطابعة حتى يتم إنهاء مهمة الطباعة. ملاحظة: قبل الطباعة، تأكد من يتم تسويته الطابعة ثلاثية الأبعاد. لبروتوكول واضح، وهو الطول الموجي لليزر الأشعة فوق البنفسجية 405 نانومتر. وقت الطباعة الكائن ح 2.5.</li>
</ol>3-بعد انتهاء معاملة 3D طباعة الكائنات
ملاحظة: الرجاء استخدام معدات الوقاية الشخصية (قفازات، نظارات السلامة) أثناء الإجراء التالي.
<ol><li>عند الانتهاء من مهمة الطباعة فتح الطابعة. إزالة منصة البناء، مع الأجزاء المنتجة المرفقة، وإغلاق الطابعة.</li>
	<li>فتح محطة الغسيل، مليئة بكحول الأيزوبروبيل، وإدراج منصة البناء. بدء تشغيل الإجراء وشطف لمدة 20 دقيقة لإزالة أي راتنج الممتص.</li>
	<li>عند الانتهاء من الإجراء الشطف إزالة منصة البناء من محطة الغسيل وفصل النماذج الأولية من منصة البناء.</li>
	<li>تتيح النماذج الأولية للهواء الجاف لمدة 30 دقيقة. وفي الأثناء، يسخن الفرن الأشعة فوق البنفسجية عند 60 درجة مئوية. ملاحظة: التدفئة وسوف يستغرق 15 دقيقة على الأقل. طول موجه الأشعة فوق البنفسجية من الفرن هو 405 نانومتر، مطابقة للطول الموجي لليزر جيش تحرير السودان.</li>
	<li>فتح الفرن الأشعة فوق البنفسجية، ووضع النماذج الأولية بسرعة على منصة الدورية. إغلاق فرن الأشعة فوق البنفسجية وعلاج لمدة 60 دقيقة عند 60 درجة مئوية لضمان اكتمال التحويل.</li>
	<li>عند الانتهاء من هذا الإجراء بعد علاج فتح الفرن الأشعة فوق البنفسجية وإخراج النماذج الأولية.</li>
</ol>4-توصيف مورفولوجيا سطح من النماذج على شكل مركب
ملاحظة: انظر بنا العمل السابقة12 لمزيد من التفاصيل في هذا الباب.
<ol><li>قص ca. 1 سم الحلزون الداخلي من النموذج على شكل معقدة باستخدام شفرة حلاقة.</li>
	<li>إرفاق العينة لصاحب العينة مع شريط مزدوج الوجهين الكربون موصل.</li>
	<li>قبل التصوير، ومعطف العينة مع 30 نانومتر Pt/Pd (80:20) على نظام اﻷخرق.</li>
	<li>إدراج العينة في المسح الإلكتروني المجهري تعمل جهد متسارع من 5 كيلو فولت. الحصول على العديد من الصور للعينة على 30 X و 120 X التكبير.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Van Wijk, A., van Wijk, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> 3D Printing with Biomaterials: Towards a Sustainable and Circular Economy. , (2015).</li><li>Gross, B. C., Erkal, J. L., Lockwood, S. Y., Chen, C., Spence, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+3D+Printing+and+Its+Potential+Impact+on+Biotechnology+and+the+Chemical+Sciences.">Evaluation of 3D Printing and Its Potential Impact on Biotechnology and the Chemical Sciences.</a> Analytical Chemistry. 86, 3240-3253 (2014).</li><li>Chia, H. N., Wu, B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+advances+in+3D+printing+of+biomaterials.">Recent advances in 3D printing of biomaterials.</a> Journal of Biological Engineering. 9, 4 (2015).</li><li>Mechels, F. P. W., Feijen, J., Grijpma, D. W. <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+on+stereolithography+and+its+applications+in+biomedical+engineering.">A review on stereolithography and its applications in biomedical engineering.</a> Biomaterials. 31, 6121-6130 (2010).</li><li>Skoog, S. A., Goering, P. L., Narayan, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stereolithography+in+tissue+engineering.">Stereolithography in tissue engineering.</a> Journal of Materials Science: Materials in Medicine. 25, 845-856 (2014).</li><li>Bhatia, S. K., Ramadurai, K. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> 3D Printing and Bio-Based Materials in Global Health. , (2017).</li><li>Oskui, S. M., Diamante, G., Liao, C., Shi, W., Gan, J., Schlenk, D., Grover, W. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessing+and+Reducing+the+Toxicity+of+3D-Printed+Parts.">Assessing and Reducing the Toxicity of 3D-Printed Parts.</a> Environmental Science &amp; Technology Letters. 3, 1-6 (2016).</li><li>Gong, H., Beauchamp, M., Perry, S., Woolley, A. T., Nordin, G. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+approach+to+resin+formulation+for+3D+printed+microfluidics.">Optical approach to resin formulation for 3D printed microfluidics.</a> RSC Advances. 5, 106621-106632 (2015).</li><li>Zarek, M., Layani, M., Cooperstein, I., Sachyani, E., Cohn, D., Magdassi, 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+shape+memory+polymers+for+flexible+electronic+devices.">3D printing of shape memory polymers for flexible electronic devices.</a> Advanced Materials. 28, 4449-4454 (2016).</li><li>Ligon-Auer, S. C., Schwentenwein, M., Gorsche, C., Stampfl, J., Liska, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toughening+of+photo-curable+polymer+networks:+A+review.">Toughening of photo-curable polymer networks: A review.</a> Polymer Chemistry. 7, 257-286 (2016).</li><li>Miao, S., Zhu, W., Castro, N. J., Nowicki, M., Zhou, X., Cui, H., Fisher, J. P., Zhang, L. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=4D+printing+smart+biomedical+scaffolds+with+novel+soybean+oil+epoxidized+acrylate.">4D printing smart biomedical scaffolds with novel soybean oil epoxidized acrylate.</a> Scientific Reports. 6, 27226 (2016).</li><li>Voet, V. S. D., Strating, T., Schnelting, G. H. M., Dijkstra, P., Tietema, M., Xu, J., Woortman, A. J. J., Loos, K., Jager, J., Folkersma, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biobased+acrylate+photocurable+resin+formulation+for+stereolithographic+3D+printing.">Biobased acrylate photocurable resin formulation for stereolithographic 3D printing.</a> ACS Omega. 3, 1403-1408 (2018).</li><li>Ligon-Auer, S. C., Liska, R., Stampfl, J., Gurr, M., M&#252;lhaupt, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polymers+for+3D+Printing+and+Customized+Additive+Manufacturing.">Polymers for 3D Printing and Customized Additive Manufacturing.</a> Chemical Reviews. 117, 10212-10290 (2017).</li><li>Weng, Z., Zhou, Y., Lin, W., Senthil, T., Wu, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structure-property+relationship+of+nano+enhanced+stereolithography+resin+for+desktop+SLA+3D+printer.">Structure-property relationship of nano enhanced stereolithography resin for desktop SLA 3D printer.</a> Composites: Part A. 88, 234-242 (2016).</li><li>Scalera, F., Esposito Corcione, C., Montagna, F., Sannino, A., Maffezzoli, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+and+characterization+of+UV+curable+epoxy/hydroxyapatite+suspensions+for+stereolithography+applied+to+bone+tissue+engineering.">Development and characterization of UV curable epoxy/hydroxyapatite suspensions for stereolithography applied to bone tissue engineering.</a> Ceramics International. 40, 15455-15462 (2014).</li><li>Lee, H., Fang, N. X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micro+3D+Printing+using+a+digital+projector+and+its+application+in+the+study+of+soft+materials+mechanics.">Micro 3D Printing using a digital projector and its application in the study of soft materials mechanics.</a> Journal of Visualized Experiments. (69), e4457 (2012).</li><li>Huemer, K., Squirrell, J. M., Swader, R., Pelkey, K., LeBert, D. C., Huttenlocher, A., Eliceiri, K. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-term+live+imaging+device+for+improved+experimental+manipulation+of+zebrafish+larvae.">Long-term live imaging device for improved experimental manipulation of zebrafish larvae.</a> Journal of Visualized Experiments. (128), e56340 (2017).</li><li>Decker, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Light-induced+crosslinking+polymerization.">Light-induced crosslinking polymerization.</a> Polymer International. 51, 1141-1150 (2002).</li><li>Elliot, J. E., Bowman, C. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Predicting+network+formation+of+free+radical+polymerization+of+multifunctional+monomers.">Predicting network formation of free radical polymerization of multifunctional monomers.</a> Polymer Reaction Engineering. 10, 1-19 (2002).</li><li>Ellakwa, A., Cho, N., Lee, I. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+resin+matrix+composition+on+the+polymerization+shrinkage+and+rheological+properties+of+experimental+dental+composites.">The effect of resin matrix composition on the polymerization shrinkage and rheological properties of experimental dental composites.</a> Dental Materials. 23, 1229-1235 (2007).</li><li>Charton, C., Falk, V., Marchal, P., Pla, F., Colon, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+Tg,+viscosity+and+chemical+structure+of+monomers+on+shrinkage+stress+in+light-cured+dimethacrylate-based+dental+resins.">Influence of Tg, viscosity and chemical structure of monomers on shrinkage stress in light-cured dimethacrylate-based dental resins.</a> Dental Materials. 23, 1447-1459 (2007).</li></ol>

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

يتم تطبيق التصنيع المضافة في تصنيع نماذج معدّة خصيصا وسلسلة صغيرة، عند ارتفاع تكاليف إنتاج كل جزء يمكن أن تتنافس مع العمليات التقليدية حيث لا حاجة لإنتاج قوالب وأدوات. وفي العقد الماضي، نمت الإيرادات من الخدمات والمنتجات ذات الصلة بتصنيع المواد المضافة بشكل كبير13. جزء أكبر م...

النماذج الأولية السريعة يتيح حرية إنتاج وتصميم على الطلب ويسمح بنيات كفاءة تصنيع 3D في طريقة طبقة بطبقة1. نتيجة لذلك 3D الطباعة كأسلوب تصنيع قد تطورت بسرعة في السنوات الأخيرة2. وتتوفر مختلف التكنولوجيات، كل الاعتماد على ترجمة النماذج الافتراضية إلى الأشياء المادية، وتطبيق عمليات مثل البثق والتجميد مسحوق، ورقة التصفيح وترسب الطاقة المباشر فوتوبوليميريزيشن. هذا الأخير ينطوي على علاج الأشعة فوق البنفسجية التدرجي من راتنجات صانعوا السائل. في عام 1986، هال، وزملاء العمل وضع الجهاز المجسمة (جيش تحرير السودان)، طابعة الأشعة فوق البنفسجية 3D الليزر. في الآونة الأخيرة، أصبحت عملية مماثلة تسمى الضوء الرقمية التجهيز (DLP) المتاحة، وفي فوتوبوليميريزيشن التي يتم تهيئتها بواسطة بروجيكتور خفيفة. معا، دلب وجيش تحرير السودان هي المشار إليها المجسمة 3D الطباعة3.
ويطبق جيش لبنان الجنوبي في النماذج عالية الدقة وتصنيع الأجهزة الطبية الحيوية4،5. هذه التكنولوجيا متفوقة على ترسب تنصهر المستخدمة على نطاق واسع النمذجة (FDM) من حيث الدقة والتشطيب السطحي والقرار6. اعتماداً على بنية المنتج، تم دمج هيكل دعم في نموذج ثلاثي الأبعاد لتحقيق الاستقرار في البناء أثناء التصنيع. وعلاوة على ذلك، هو علاج بعد طباعة الأجزاء المصنعة المطلوبة7،8. عادة، يتم غسلها الكائنات المطبوعة في حمام الكحول لإذابة الراتنج الممتص، وعلاج اللاحقة في فرن الأشعة فوق البنفسجية يتم ضمان التحويل الكامل من البلمرة9.
وبصفة عامة، راتنجات لتصنيع المواد المضافة على أساس الطباعة الحجرية الاعتماد على نظم فوتوكورابل المحتوية على ثيوريا أو ايبوكسيدات متعدد الوظائف10. راتنجات صانعوا الحالية في السوق التجارية أساس الأحفوري ومكلفة، بينما هناك حاجة إلى توافر راتنجات المتجددة منخفضة التكلفة تيسيرا لتصنيع المنتجات ثلاثية الأبعاد المستدامة ل اقتصاد بيولوجي1 خالية من النفايات والمحلية , 6-في الآونة الأخيرة، وضعت وطبقت بنجاح في المجسمة 3D الطباعة11،12راتنجات صانعوا استناداً إلى ثيوريا المتجددة. في هذا البروتوكول مفصلاً، ندلل على النماذج الأولية السريعة مع راتنجات بيولوجي على جهاز ستيريوليثغرافي تجارية. هو إيلاء اهتمام خاص للخطوات الحاسمة في الإجراء، أي علاجات راتنج الصياغة والطباعة بعد، مساعدة الممارسين الجديدة في مجال تصنيع المواد المضافة.

<table><tbody><tr><td>Isobornyl acrylate&amp;nbsp;</td><td>Sartomer</td><td>SA5102</td><td>Acrylate monomer</td></tr><tr><td>1,10-decanediol diacrylate</td><td>Sartomer</td><td>SA5201</td><td>Acrylate monomer</td></tr><tr><td>Pentaerythritol tetraacrylate</td><td>Sartomer</td><td>SA5400</td><td>Acrylate monomer</td></tr><tr><td>Multifunctional epoxy acrylate</td><td>Sartomer</td><td>SA7101</td><td>Acrylate oligomer</td></tr><tr><td>Diphenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl) phosphine oxide (TPO), 97%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>415952</td><td>Photoinitiator</td></tr><tr><td>2,5-bis(5-&lt;em&gt;tert&lt;/em&gt;-butyl-benzoxazol-2-yl)thiophene (BBOT), 99%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>223999</td><td>Optical absorber</td></tr><tr><td>Isopropyl alcohol (IPA), 99%</td><td>Bleko</td><td>1010500</td><td>For alcohol bath (applied in Form Wash)</td></tr><tr><td>Paar Physica MCR300&amp;nbsp;</td><td>Anton Paar</td><td>-</td><td>Rheometer with parallel plate geometry</td></tr><tr><td>Form 2 Printer</td><td>Formlabs</td><td>-</td><td>Desktop SLA 3D printer</td></tr><tr><td>Form Wash&amp;nbsp;</td><td>Formlabs</td><td>-</td><td>Washing station</td></tr><tr><td>Form Cure</td><td>Formlabs</td><td>-</td><td>UV oven</td></tr><tr><td>Instron 4301 1KN Series IX</td><td>Instron</td><td>-</td><td>Universal testing machine</td></tr><tr><td>Philips XL30 ESEM-FEG&amp;nbsp;</td><td>Philips</td><td>-</td><td>Scanning electron microscope</td></tr></tbody></table>

stereolithographic 3d printing with renewable acrylates

إمكانية الحصول على المواد المتجددة التكلفة التنافسية وتطبيقها في الصناعات التحويلية المضافة ضروري لاقتصاد بيولوجي فعال. علينا أن نظهر النماذج الأولية السريعة من راتنجات المستدامة باستخدام طابعة 3D ستيريوليثوجرافيك. تجري صياغة الراتنج بخلط مباشرة من مونومرات acrylate بيولوجي وليغومرات مع فوتوينيتياتيور وامتصاص الضوئية. يتم التحكم بواسطة مركب إلى نسبة أوليجومير اللزوجة الراتنج ويحدده رهيوميتير مع هندسة اللوحة موازية كدالة لمعدل القص. ويستخدم جهاز ستيريوليثوجرافيك اتهم مع راتنجات بيولوجي لإنتاج نماذج على شكل معقد بدرجة عالية من الدقة. المنتجات التي تتطلب علاج بعد، بما في ذلك الكحول الشطف واشعاع الأشعة فوق البنفسجية، لضمان علاج كاملة. القرار ميزة عالية وممتازة سطح التشطيب من النماذج الأولية كشفت عن طريق فحص المجهر الإلكتروني.

يتم عرض أربعة راتنج الممثل التراكيب في الجدول 1، جنبا إلى جنب مع بهم بيولوجي متوسط الكربون المحتوى (قبل الميلاد) المستمدة من قبل الميلاد فرادى المكونات. يتأثر بنسبة مونومرات acrylate وليغومرات اللزوجة الراتنج (الشكل 1) وعادة ما يوضح سلوك نيوتن. وتحددت...

Watch this Scientific Journal Video about Stereolithographic 3D Printing with Renewable Acrylates at JoVE.com

Stereolithographic 3D Printing with Renewable Acrylates

ويرد على بروتوكول لتصنيع المواد المضافة مع راتنجات صانعوا المتجددة على جهاز المجسمة.

ستيريوليثوجرافيك 3D الطباعة مع ثيوريا المتجددة

The accessibility of cost-competitive renewable materials and their application in additive manufacturing is essential for an efficient biobased economy. ...

stereolithographic-3d-printing-with-renewable-acrylates

Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Chemistry

9.4K Views.  NHL Stenden University of Applied Sciences. ويرد على بروتوكول لتصنيع المواد المضافة مع راتنجات صانعوا المتجددة على جهاز المجسمة.

Video: Stereolithographic 3D Printing with Renewable Acrylates

Planar and Three-Dimensional Printing of Conductive Inks

Printed electronics rely on low-cost, large-area fabrication routes to create flexible or multidimensional electronic, optoelectronic, and biomedical devices1-3. In this paper, we focus on one- (1D), two- (2D), and three-dimensional (3D) printing of conductive metallic inks in the form of flexible, stretchable, and spanning microelectrodes.
Direct-write assembly4,5 is a 1-to-3D printing technique that enables the fabrication of features ranging from simple lines to complex structures by the deposition of concentrated inks through fine nozzles (~0.1 - 250 &mu;m). This printing method consists of a computer-controlled 3-axis translation stage, an ink reservoir and nozzle, and 10x telescopic lens for visualization. Unlike inkjet printing, a droplet-based process, direct-write assembly involves the extrusion of ink filaments either in- or out-of-plane. The printed filaments typically conform to the nozzle size. Hence, microscale features (&lt; 1 &mu;m) can be patterned and assembled into larger arrays and multidimensional architectures.
In this paper, we first synthesize a highly concentrated silver nanoparticle ink for planar and 3D printing via direct-write assembly. Next, a standard protocol for printing microelectrodes in multidimensional motifs is demonstrated. Finally, applications of printed microelectrodes for electrically small antennas, solar cells, and light-emitting diodes are highlighted.

Planar and three-dimensional printing of conductive metallic inks is described. Our approach provides new avenues for fabricating printed electronic, optoelectronic, and biomedical devices in unusual layouts at the microscale.

مستو وثلاثي الابعاد من أحبار الطباعة موصل

Printed electronics rely on low-cost, large-area fabrication routes to create flexible or multidimensional electronic, optoelectronic, and biomedical ...

Bioengineering

3D Printing of Biomolecular Models for Research and Pedagogy

The construction of physical three-dimensional (3D) models of biomolecules can uniquely contribute to the study of the structure-function relationship. 3D structures are most often perceived using the two-dimensional and exclusively visual medium of the computer screen. Converting digital 3D molecular data into real objects enables information to be perceived through an expanded range of human senses, including direct stereoscopic vision, touch, and interaction. Such tangible models facilitate new insights, enable hypothesis testing, and serve as psychological or sensory anchors for conceptual information about the functions of biomolecules. Recent advances in consumer 3D printing technology enable, for the first time, the cost-effective fabrication of high-quality and scientifically accurate models of biomolecules in a variety of molecular representations. However, the optimization of the virtual model and its printing parameters is difficult and time consuming without detailed guidance. Here, we provide a guide on the digital design and physical fabrication of biomolecule models for research and pedagogy using open source or low-cost software and low-cost 3D printers that use fused filament fabrication technology.

Physical models of biomolecules can facilitate an understanding of their structure-function for the researcher, aid in communication between researchers, and serve as an educational tool in pedagogical endeavors. Here, we provide detailed guidance for the 3D printing of accurate models of biomolecules using fused filament fabrication desktop 3D printers.

3D طباعة نماذج الجزيئية البيولوجية للبحوث والتربية

The construction of physical three-dimensional (3D) models of biomolecules can uniquely contribute to the study of the structure-function relationship. 3D ...

Engineering

Printing Thermoresponsive Reverse Molds for the Creation of Patterned Two-component Hydrogels for 3D Cell Culture

Bioprinting is an emerging technology that has its origins in the rapid prototyping industry. The different printing processes can be divided into contact bioprinting1-4 (extrusion, dip pen and soft lithography), contactless bioprinting5-7 (laser forward transfer, ink-jet deposition) and laser based techniques such as two photon photopolymerization8. It can be used for many applications such as tissue engineering9-13, biosensor microfabrication14-16 and as a tool to answer basic biological questions such as influences of co-culturing of different cell types17. Unlike common photolithographic or soft-lithographic methods, extrusion bioprinting has the advantage that it does not require a separate mask or stamp. Using CAD software, the design of the structure can quickly be changed and adjusted according to the requirements of the operator. This makes bioprinting more flexible than lithography-based approaches.
Here we demonstrate the printing of a sacrificial mold to create a multi-material 3D structure using an array of pillars within a hydrogel as an example. These pillars could represent hollow structures for a vascular network or the tubes within a nerve guide conduit. The material chosen for the sacrificial mold was poloxamer 407, a thermoresponsive polymer with excellent printing properties which is liquid at 4 &deg;C and a solid above its gelation temperature ~20 &deg;C for 24.5% w/v solutions18. This property allows the poloxamer-based sacrificial mold to be eluted on demand and has advantages over the slow dissolution of a solid material especially for narrow geometries. Poloxamer was printed on microscope glass slides to create the sacrificial mold. Agarose was pipetted into the mold and cooled until gelation. After elution of the poloxamer in ice cold water, the voids in the agarose mold were filled with alginate methacrylate spiked with FITC labeled fibrinogen. The filled voids were then cross-linked with UV and the construct was imaged with an epi-fluorescence microscope.

A bioprinter was used to create patterned hydrogels based on a sacrificial mold. The poloxamer mold was backfilled with a second hydrogel and then eluted, leaving voids which were filled with a third hydrogel. This method uses fast elution and good printability of poloxamer to generate complex architectures from biopolymers.

قوالب الطباعية عكس Thermoresponsive لإنشاء منقوشة الهلاميات المائية ثنائي مكون للثقافة الخلية 3D

Bioprinting is an emerging technology that has its origins in the rapid prototyping industry. The different printing processes can be divided into contact ...

Immunology and Infection

Procedure for the Transfer of Polymer Films Onto Porous Substrates with Minimized Defects

The fabrication of devices containing thin film composite membranes necessitates the transfer of these films onto the surfaces of arbitrary support substrates. Accomplishing this transfer in a highly controlled, mechanized, and reproducible manner can eliminate the creation of macroscale defect structures (e.g., tears, cracks, and wrinkles) within the thin film that compromise device performance and the usable area per sample. Here, we describe a general protocol for the highly controlled and mechanized transfer of a polymeric thin film onto an arbitrary porous support substrate for eventual use as a water filtration membrane device. Specifically, we fabricate a block copolymer (BCP) thin film on top of a sacrificial, water-soluble poly(acrylic acid) (PAA) layer and silicon wafer substrate. We then utilize a custom-designed, 3D-printed transfer tool and drain chamber system to deposit, lift-off, and transfer the BCP thin film onto the center of a porous anodized aluminum oxide (AAO) support disc. The transferred BCP thin film is shown to be consistently placed onto the center of the support surface due to the guidance of the meniscus formed between the water and the 3D-printed plastic drain chamber. We also compare our mechanized transfer-processed thin films to those that have been transferred by hand with the use of tweezers. Optical inspection and image analysis of the transferred thin films from the mechanized process confirm that little-to-no macroscale inhomogeneities or plastic deformations are produced, as compared to the multitude of tears and wrinkles produced from manual transfer by hand. Our results suggest that the proposed strategy for thin film transfer can reduce defects when compared to other methods across many systems and applications.

We present a procedure for highly controlled and wrinkle-free transfer of block copolymer thin films onto porous support substrates using a 3D-printed drain chamber. The drain chamber design is of general relevance to all procedures involving transfer of macromolecular films onto porous substrates, which is normally done by hand in an irreproducible fashion.

إجراءات نقل أفلام البوليمر إلى ركائز مسامية مع عيوب أقل

The fabrication of devices containing thin film composite membranes necessitates the transfer of these films onto the surfaces of arbitrary support ...

Three-dimensional Biomimetic Technology: Novel Biorubber Creates Defined Micro- and Macro-scale Architectures in Collagen Hydrogels

Tissue scaffolds play a crucial role in the tissue regeneration process. The ideal scaffold must fulfill several requirements such as having proper composition, targeted modulus, and well-defined architectural features. Biomaterials that recapitulate the intrinsic architecture of in vivo tissue are vital for studying diseases as well as to facilitate the regeneration of lost and malformed soft tissue. A novel biofabrication technique was developed which combines state of the art imaging, three-dimensional (3D) printing, and selective enzymatic activity to create a new generation of biomaterials for research and clinical application. The developed material, Bovine Serum Albumin rubber, is reaction injected into a mold that upholds specific geometrical features. This sacrificial material allows the adequate transfer of architectural features to a natural scaffold material. The prototype consists of a 3D collagen scaffold with 4 and 3 mm channels that represent a branched architecture. This paper emphasizes the use of this biofabrication technique for the generation of natural constructs. This protocol utilizes a computer-aided software (CAD) to manufacture a solid mold which will be reaction injected with BSA rubber followed by the enzymatic digestion of the rubber, leaving its architectural features within the scaffold material.

An innovative biofabrication technique was developed to engineer three-dimensional constructs that resemble the architectural features, components, and mechanical properties of in vivo tissue. This technique features a newly developed sacrificial material, BSA rubber, which transfers detailed spatial features, reproducing the in vivo architectures of a wide variety of tissues.

ثلاثي الأبعاد تكنولوجيا المحاكاة البيولوجية: رواية Biorubber يخلق معرف الصغرى، وعلى نطاق والماكرو-البنى في الكولاجين الهلاميات المائية

Tissue scaffolds play a crucial role in the tissue regeneration process. The ideal scaffold must fulfill several requirements such as having proper ...

Multimodal 3D Printing of Phantoms to Simulate Biological Tissue

Biomedical optical imaging is playing an important role in diagnosis and treatment of various diseases. However, the accuracy and the reproducibility of an optical imaging device are greatly affected by the performance characteristics of its components, the test environment, and the operations. Therefore, it is necessary to calibrate these devices by traceable phantom standards. However, most of the currently available phantoms are homogeneous phantoms that cannot simulate multimodal and dynamic characteristics of biological tissue. Here, we show the fabrication of heterogeneous tissue-simulating phantoms using a production line integrating a spin coating module, a polyjet module, a fused deposition modeling (FDM) module, and an automatic control framework. The structural information and the optical parameters of a &#34;digital optical phantom&#34; are defined in a prototype file, imported to the production line, and fabricated layer-by-layer with sequential switch between different printing modalities. Technical capability of such a production line is exemplified by the automatic printing of skin-simulating phantoms that comprise the epidermis, dermis, subcutaneous tissue, and an embedded tumor.

Spin coating, polyjet printing, and fused deposition modeling are integrated to produce multilayered heterogeneous phantoms that simulate structural and functional properties of biological tissue.

الطباعة المتعددة الوسائط 3D من الأشباح لمحاكاة الانسجه البيولوجية

Biomedical optical imaging is playing an important role in diagnosis and treatment of various diseases. However, the accuracy and the reproducibility of ...

Interactive Molecular Model Assembly with 3D Printing

With the growth in accessibility of 3D printing, there has been a growing application of and interest in additive manufacturing processes in chemical laboratories and chemical education. Building on the long and successful history of physical modeling of molecular systems, we present select models along with a protocol to facilitate 3D printing of molecular structures that are able to do more than represent shape and connectivity. Models assembled as described incorporate dynamic aspects and degrees of freedom into saturated hydrocarbon structures. As a representative example, cyclohexane was assembled from parts printed and finished using different thermoplastics, and the resulting models retain their functionality at a variety of scales. The resulting structures show configurational space accessibility consistent with calculations and literature, and versions of these structures can be used as aids to illustrate concepts that are difficult to convey in other ways. This exercise enables us to evaluate successful printing protocols, make practical recommendations for assembly, and outline design principles for physical modeling of molecular systems. The provided structures, procedures, and results provide a foundation for individual manufacture and exploration of molecular structure and dynamics with 3D printing.

Physical modeling of microscopic systems helps obtain insights that are difficult to gain by other means. To facilitate the construction of physical molecular models, we demonstrate how 3D printing can be used to assemble functional macroscopic models that capture qualities of molecular systems in a tactile way.

التفاعلية تجميع نموذج الجزيئية مع الطباعة 3D

With the growth in accessibility of 3D printing, there has been a growing application of and interest in additive manufacturing processes in chemical ...

3D Printing and In Situ Surface Modification via Type I Photoinitiated Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer Polymerization

3D printing provides facile access to geometrically complex materials. However, these materials have intrinsically linked bulk and interfacial properties dependent on the chemical composition of the resin. In the current work, 3D printed materials are post-functionalized using the 3D printer hardware via a secondary surface-initiated polymerization process, thus providing independent control over the bulk and interfacial material properties. This process begins with preparing liquid resins, which contain a monofunctional monomer, a crosslinking multifunctional monomer, a photochemically labile species that enables initiation of polymerization, and critically, a thiocarbonylthio compound which facilitates reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) polymerization. The thiocarbonylthio compound, known commonly as a RAFT agent, mediates the chain growth polymerization process and provides polymeric materials with more homogeneous network structures. The liquid resin is cured in a layer-by-layer fashion using a commercially available digital light processing 3D printer to give three-dimensional materials having spatially controlled geometries. The initial resin is removed and replaced with a new mixture containing functional monomers and photoinitiating species. The 3D printed material is then exposed to light from the 3D printer in the presence of the new functional monomer mixture. This allows photoinduced surface-initiated polymerization to occur from the latent RAFT agent groups on the surface of the 3D printed material. Given the chemical flexibility of both resins, this process allows a wide range of 3D printed materials to be produced with tailorable bulk and interfacial properties.

3D Printing and In Situ Surface Modification via Type I Photoinitiated Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer Polymerization

The present protocol describes the digital light processing-based 3D printing of polymeric materials using type I photoinitiated reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization and the subsequent in situ material post-functionalization via surface-mediated polymerization. Photoinduced 3D printing provides materials with independently tailored and spatially controlled bulk and interfacial properties.

الطباعة 3D وتعديل السطح في الموقع عبر النوع الأول من الصور الضوئية عكسها إضافة تجزئة سلسلة نقل البلمرة

3D printing provides facile access to geometrically complex materials. However, these materials have intrinsically linked bulk and interfacial properties ...

Novel Process for 3D Printing Decellularized Matrices

3D bioprinting aims to create custom scaffolds that are biologically active and accommodate the desired size and geometry. A thermoplastic backbone can provide mechanical stability similar to native tissue while biologic agents offer compositional cues to progenitor cells, leading to their migration, proliferation, and differentiation to reconstitute the original tissues/organs1,2. Unfortunately, many 3D printing compatible, bioresorbable polymers (such as polylactic acid, PLA) are printed at temperatures of 210 &#176;C or higher - temperatures that are detrimental to biologics. On the other hand, polycaprolactone (PCL), a different type of polyester, is a bioresorbable, 3D printable material that has a gentler printing temperature of 65 &#176;C. Therefore, it was hypothesized that decellularized extracellular matrix (DM) contained within a thermally protective PLA barrier could be printed within PCL filament and remain in its functional conformation. In this work, osteochondral repair was the application for which the hypothesis was tested. As such, porcine cartilage was decellularized and encapsulated in polylactic acid (PLA) microspheres which were then extruded with polycaprolactone (PCL) into filament to produce 3D constructs via fused deposition modeling. The constructs with or without the microspheres (PLA-DM/PCL and PCL(-), respectively) were evaluated for differences in surface features.

This protocol describes the production of polycaprolactone (PCL) filament with embedded polylactic acid (PLA) microspheres which contain decellularized matrices (DM) for 3D printing of structural tissue engineering constructs.

عملية جديدة للطباعة 3D ديسيلولاريزيد المصفوفات

3D bioprinting aims to create custom scaffolds that are biologically active and accommodate the desired size and geometry. A thermoplastic backbone can ...

الهلاميات المائية المطبوعة بيولوجيا القابلة للتعديل الضوئي لاستكشاف الاستجابات الخلوية لتقوية ECM

3D Bioprinting Phototunable Hydrogels to Study Fibroblast Activation

Phototunable hydrogels can transform spatially and temporally in response to light exposure. Incorporating these types of biomaterials in cell-culture platforms and dynamically triggering changes, such as increasing microenvironmental stiffness, enables researchers to model changes in the extracellular matrix (ECM) that occur during fibrotic disease progression. Herein, a method is presented for 3D bioprinting a phototunable hydrogel biomaterial capable of two sequential polymerization reactions within a gelatin support bath. The technique of Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels (FRESH) bioprinting was adapted by adjusting the pH of the support bath to facilitate a Michael addition reaction. First, the bioink containing poly(ethylene glycol)-alpha methacrylate (PEG&#945;MA) was reacted off-stoichiometry with a cell-degradable crosslinker to form soft hydrogels. These soft hydrogels were later exposed to photoinitator and light to induce the homopolymerization of unreacted groups and stiffen the hydrogel. This protocol covers hydrogel synthesis, 3D bioprinting, photostiffening, and endpoint characterizations to assess fibroblast activation within 3D structures. The method presented here enables researchers to 3D bioprint a variety of materials that undergo pH-catalyzed polymerization reactions and could be implemented to engineer various models of tissue homeostasis, disease, and repair.

تسليط الضوء على المؤلف: فهم أمراض الرئة المزمنة باستخدام الهلاميات المائية المطبوعة 3D الضوئية 

This article describes how to 3D bioprint phototunable hydrogels to study extracellular matrix stiffening and fibroblast activation.

3D Bioprinting الهلاميات المائية الضوئية لدراسة تنشيط الخلايا الليفية

Phototunable hydrogels can transform spatially and temporally in response to light exposure. Incorporating these types of biomaterials in cell-culture ...