Forskare vid Harvard University har utvecklat ett sätt att använda ljudvågor för 3D-utskrift

- Sep 14, 2018-

Forskare från Harvard Universitys John A Paulsen School of Engineering och Applied Sciences (SEAS) i Massachusetts har skapat en akustoforetisk 3D-tryckteknik som använder ljudvågor för att bilda droppar av ett brett spektrum av viskösa vätskor till tillsatsframställda strukturer.

En myriad av bläck

Bläckstråle 3D-tryckning utnyttjar vätskeflödesdroppar av mikroliter-till-nanolitervolymen för att bilda fasta ämnen; Emellertid är denna process begränsad till låg viskositetsfärg som är ungefär 10 till 100 gånger högre än viskositeten hos vatten, enligt studien. Detta reglerar 3D-utskriftskapaciteten för vitala biopolymerer och cellbelastade bläck som används inom biofarmaceutiska produkter och 3D bioprinting samt sockerbaserade biopolymerer, såsom honung, som är 25.000 gånger mer viskös än vatten.

Dessutom har studier visat att den viskösa vätskan förändras dramatiskt med temperatur och komposition, vilket gör det svårare att optimera tryckparametrar för att kontrollera droppstorleken.

För att möjliggöra experiment med "myriad material" byggde SEAS-forskargruppen en akustisk resonator med undervåglängd som kan generera högt begränsade akustiska fält som kan skapa dragkrafter som överstiger "100 gånger de normala gravitationskrafterna (1G) vid skrivarens munstycks spets - fyra gånger gravitationskraften på solens yta. "

Dropp genom dropp

Forskarna testade akustoforetisk 3D-tryckning på ett brett utbud av material, inklusive honung till stamcellsfärger, en cellladdad kollagenlösning, ett UV-härdbart optiskt lim och flytande metaller. Den styrbara kraften från den anpassade resonatorn drar varje droppe av "akustoforetiskt tryckhuvud" med en specificerad radie från 800 μm till mindre än 65 μm munstycke och matar ut det mot tryckmålet.

Ju högre ljudvågans amplitud desto mindre dråplast, oavsett vätskans viskositet, fann forskarna. Dessutom, eftersom ljudvågor inte kan överföras genom droppar, tror forskarna att metoden är säker för användning med känsliga biologiska vektorer såsom levande celler eller proteiner.

"Vår teknik ska ha omedelbar inverkan på läkemedelsindustrin", säger Jennifer Lewis, seniorförfattare av tidningen och Hansjorg Wyss professor i biologiskt inspirerad teknik vid SEAS. "Men vi tror att detta kommer att bli en viktig plattform för flera branscher."

Honey drops patterned on a glass substrate using the controlled acoustophoretic printing head

Ett par:Raspberry Pi-baserade industriella datorer med långsiktig tillgänglighet Nästa:Volkswagen har som mål att 3D-trycka delar för massproduktionsbilar om två till tre år