據(jù)《3D打印商情》了解,在一篇題為《生物聚合物3D打印過程的實(shí)時(shí)流變測(cè)量》的論文中,一組研究人員開發(fā)了一種測(cè)量生物3D打印溶液流變特性的方法。流變學(xué)是對(duì)物質(zhì)流動(dòng)的研究,3D打印材料的流動(dòng)速度對(duì)最終物體,特別是在生物打印過程中,具有極其重要的意義。測(cè)量流變特性的典型方法是在分配材料之前使用流變儀。
“然而,生物聚合物的流變特性取決于時(shí)間,”研究人員說,“因此,在某些加工條件下,可能會(huì)使用不準(zhǔn)確的參數(shù)。它還影響流速的精確控制,特別是在具有快速凝膠化的生物聚合物的情況下?!?/span>
在該論文中,研究人員提到了一個(gè)在分配過程中而不是在分配之前實(shí)時(shí)測(cè)量流變性能的系統(tǒng)。該系統(tǒng)是用于設(shè)置測(cè)量的用戶界面和視覺測(cè)量系統(tǒng)的組合。應(yīng)用圖像處理方法來測(cè)量分配流體的體積。
研究人員解釋說:“將從壓力傳感器獲得的注射器中的壓力數(shù)據(jù),與測(cè)量的體積流速結(jié)合起來,構(gòu)建一條隨時(shí)間變化的與壓力有關(guān)的流體流量曲線。然后通過數(shù)值分析程序,確定流體材料的流變特性。數(shù)值分析結(jié)果給出了流體隨時(shí)間變化的冪律指數(shù)(N).該指數(shù)可用作分配過程的流量控制參數(shù)。”
在實(shí)驗(yàn)中,研究人員分別使用聚合物和生物聚合物:PVA溶液和與殼聚糖混合的PVA溶液。測(cè)量裝置包括流體分配系統(tǒng)、注射器壓力測(cè)量系統(tǒng)、壓縮空氣壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)和視覺測(cè)量系統(tǒng)。
在50分鐘內(nèi),溶液的流變特性在混合后逐漸演變,在分配過程中被放入注射器中。研究人員發(fā)現(xiàn),注射器壓力的增加會(huì)增加液滴的體積。
研究人員說:“對(duì)于不同的時(shí)間戳和記錄的施加壓力,我們每10分鐘就用實(shí)測(cè)的流量來構(gòu)建一次與壓力相關(guān)的流體流量曲線--在PVA的情況下(60分鐘內(nèi))進(jìn)行6次實(shí)驗(yàn)。根據(jù)壓力相關(guān)的流體流量曲線,PVA和PVA/CS的流體流動(dòng)對(duì)時(shí)間變化都有顯著的敏感性。根據(jù)這些結(jié)果,很明顯,在流體分配過程中,迫切需要實(shí)時(shí)流變特性測(cè)量系統(tǒng)來識(shí)別特定時(shí)間內(nèi)的流體流動(dòng)行為?!?/span>
確定了流體隨時(shí)間變化的冪律指數(shù)N,其值根據(jù)流體的流變性質(zhì)而顯著改變。
研究人員總結(jié)道:“它們與分配流體的實(shí)際行為相當(dāng),當(dāng)它們混合并從注射器中注射后,它們會(huì)變得更粘稠(增加n)。”由此產(chǎn)生的N可以在未來的研究中用于實(shí)現(xiàn)流體的自動(dòng)控制?!?/span>
這項(xiàng)研究非常令人興奮,因?yàn)樗梢栽谖磥碛靡源蟠筇岣?D打印部件的質(zhì)量。該系統(tǒng)可以讓你更準(zhǔn)確地了解正在沉積的物體、在實(shí)時(shí)注射器壓力,以及未來可調(diào)整的其他變量,以獲得更準(zhǔn)確的沉積。