研究

MLU的研究人员将挤压和喷墨技术结合起来,开发了新型混合3D打印工艺

一个研究人员团队马丁·路德大学(MLU)开发了一种新的混合添加剂制造工艺,组合挤出和喷墨基3D印刷。

该方法可用于将液体油墨直接整合到固体材料基质中,允许在初始制造阶段结合到药物输送装置中的活性医学成分。该团队还确定了结构工程中的应用,由此荧光液体可以容纳在固体结构部件中,使用户能够以视觉方式监测裂缝。

该项目的合著者沃尔夫冈·宾德教授说:“未来在于结合几个生产步骤的更复杂的方法。这就是为什么我们一直在寻找一种方法,在印刷过程中将液体直接整合到材料中。”

固体3D打印口服给药装置,内含活性液体成分。通过反光镜锁定照片。
固体3D打印口服给药装置,内含活性液体成分。通过反光镜锁定照片。

固体和液体结合

3D打印,一般来说,产生固体部件作为最终产品。在使用液体作为原材料的情况下,他们要么固化或冷却成固体形式,然后离开建造室。因此,如果最后一个组件要包含一段液体,必须在打印完成后添加,这可能是昂贵的,困难的,或完全乏味的。

为了实现这一高度人工操作的过程的自动化,MLU团队将FDM挤出机与喷墨分配器结合在了定制的混合实验室设置中。该系统能够在挤出的纤维层之间分配单独的液滴,以定向的方式实现精确的多相材料集成。

双相3D打印的应用

在整个研究中,MLU团队用两种不同的用例测试了该系统。首先,该机器用于将活性液体剂与生物降解的胶囊中整合到可生物降解的胶囊中,产生具有芯壳结构的可摄取的药物输送装置。粘合剂补充说:“我们能够证明活性成分不受印刷过程的影响,并保持活跃。”

接下来,研究人员将一种发光液体放入聚合物胶囊(用PCL印刷的FDM)中,如果外壳受损并形成裂缝,液体就会泄漏。虽然用今天的x射线技术可以很容易地检测出金属的微损伤,但塑料的微损伤就不是这样了,但是新的MLU方法确实可以提供一种新的检测方法。粘合剂解释说,“在高压环境下,你可以把这样的东西压在塑料制品的一小部分上。”

除了这项研究中测试的两种,研究人员还确定了该新技术的其他一些潜在应用,如3D打印电池。在这种情况下,固体电极和外壳将被挤压,而液体电解质将沉积到封闭的内部室。因此,一个综合系统可以执行整个电池装配线的所有功能。

3D打印的PCL部分与发光油内部。图像通过反光镜锁定。
3D打印的PCL部分与发光油内部。图像通过反光镜锁定。

该研究的进一步细节可以在标题为“用于反应后和损伤传感的核-壳胶囊复合材料的3D打印'。它是由Wolfgang Binder和Harald Rupp共同撰写的。

用多种材料打印的能力为加性制造的全套新的使用案例开辟了整个新的用例。研究人员横滨国立大学最近发明了一种新的3D打印制造方法使用不同材料的多色微观结构。基于SLA的技术通过悬浮在液滴状态下的多个树脂,其中可以在印刷期间交换,而不会引起空隙或交叉污染。

在其他地方,在哥伦比亚大学的工程学院此前,科学家们已经公布了他们自己对SLS 3D打印技术的看法烧结多种粉末在同一个打印作业中。该系统将激光反向,使其指向上方,并用模块化玻璃板取代粉末床。其结果是能够将多种聚合物粉末合并到一个单一的部分。

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这张图片显示了一个固体3D打印的口服给药装置,其内部装有活性液体成分。通过反光镜锁定照片。