Взламываемый, мульти

Том 12 научных отчетов, номер статьи: 12294 (2022) Цитировать эту статью

5412 Доступов

5 цитат

75 Альтметрика

Подробности о метриках

Трехмерная (3D) печать стала мощным инструментом для исследований и разработок в области материалов, продуктов питания и жизни, где демократизация технологии требует развития платформ с открытым исходным кодом. Здесь мы разработали взломанный, многофункциональный и модульный экструзионный 3D-принтер для мягких материалов под названием Printer.HM. Модули с несколькими печатающими головками созданы на основе роботизированной руки для создания гетерогенных конструкций, где возможность печати чернилами можно регулировать с помощью таких аксессуаров, как нагревательные и УФ-модули. Программное обеспечение, связанное с Printer.HM, было разработано для приема геометрических данных, включая модели автоматизированного проектирования, координаты, уравнения и изображения, для создания отпечатков с различными характеристиками. Printer.HM может также выполнять разнообразные операции, такие как дозирование жидкости, неплоская печать и перемещение мезообъектов. Используя программные и аппаратные настройки «смешивай и подбирай», Printer.HM продемонстрировал печать чувствительных к pH мягких приводов, функциональных гидрогелей растительного происхождения и макроанатомических моделей органов. Printer.HM, объединяющий доступность и открытый дизайн, призван демократизировать 3D-печать для создания архитектур из мягких, биологических и экологически чистых материалов.

Появление 3D-печати открывает потенциальную свободу для быстрого создания произвольно сконструированных материалов из широкого спектра и комбинаций мягких и функциональных материалов, производя революцию в различных областях исследований, от продуктов питания до тканевой инженерии, мягкой электроники и робототехники1,2,3,4,5 ,6. Среди различных методов 3D-печати мягких материалов экструзионная печать, пожалуй, является наиболее широко используемым методом благодаря широкой совместимости материалов, низкому расходу материалов, небольшому количеству отходов и способности пространственно контролировать свойства конструкции2,3,7,8,9 такие как состав10, фотонные свойства11, ориентация инкапсулированных волокон12,13 и ферромагнитные свойства14. Однако текущие инновации в экструзионной 3D-печати должны преодолеть ценовой барьер и ограниченную адаптируемость, связанную с существующими коммерческими системами. Хотя сообщалось о нескольких экструзионных 3D-принтерах с открытым исходным кодом, изготовленных по индивидуальному заказу15,16,17,18,19, материалы и архитектура для печати были ограничены неполным набором вспомогательных инструментов и опций пути печати (как показано в дополнительной таблице I и Дополнительный рисунок 1). Чтобы демократизировать многофункциональную экструзионную печать, мы сообщаем о разработке мультипечатающей головки и гибко настраиваемого экструзионного 3D-принтера для мягких материалов. Здесь мы называем принтер Printer.HM, где HM означает «взломаемый и многофункциональный». Printer.HM может легко принимать различные входные геометрические данные, такие как координаты, уравнения и изображения, в дополнение к обычному вводу G-кода для системы автоматизированного проектирования (САПР). Общие затраты на установку версии Printer.HM составляют от 900 до 1900 фунтов стерлингов (установка занимает от 2 до 4 часов, не считая времени печати частей), в зависимости от количества установленных утилит. Printer.HM обеспечивает превосходную совместимость печати с широким спектром жидких и мягких материалов (от мПа с до кПа с); и может выполняться множество операций, включая дозирование жидкости, печать несколькими материалами, печать с переменной скоростью, неплоскую печать и применение с возможностью захвата и размещения. Благодаря модульной конструкции Printer.HM и использованию роботизированной руки для управления движением пользователи могут легко собирать и реконфигурировать установку, а также расширять ее функциональные возможности в зависимости от индивидуальных экспериментальных потребностей. В целом, мы предвидим хакерскую, расширяемую и доступную природу Printer.HM может способствовать широкой адаптации технологии экструзионной 3D-печати, способствуя открытым инновациям в исследовательских сообществах, которые используют мягкие, биологические и устойчивые материалы.