Naukowcy z Harvard University w Szkole Inżynierii i Nauk Stosowanych im. Johna A Paulsena (SEAS) w Massachusetts opracowali technikę akustycznego druku 3D, która wykorzystuje fale dźwiękowe do tworzenia kropel szerokiego zakresu lepkich płynów w konstrukcjach o strukturze addytywnej.
Mnóstwo atramentów
Atramentowy druk 3D wykorzystuje płynne kropelki płynu o objętości mikrolitra do nanolitratora w celu uformowania ciał stałych; jednak proces ten jest ograniczony do tuszów o niskiej lepkości, które są około 10 do 100 razy wyższe niż lepkość wody, zgodnie z badaniem. Wyklucza to możliwości drukowania 3D ważnych biopolimerów i ładowanych przez komórki atramentów stosowanych w biofarmaceutykach i bioprogramach 3D, a także biopolimery na bazie cukru, takie jak miód, który jest 25 000 razy bardziej lepki niż woda.
Ponadto badania wykazały, że lepka ciecz zmienia się dramatycznie wraz z temperaturą i składem, co utrudnia optymalizację parametrów drukowania w celu kontrolowania wielkości kropelek.
Aby umożliwić eksperymentowanie z "niezliczonymi materiałami", zespół badawczy SEAS zbudował poddźwiękową rezonator akustyczny zdolny do generowania bardzo ograniczonych pól akustycznych, które mogą wytworzyć siły ciągnące przekraczające "100 razy siły normalnej grawitacji (1G) na końcówce dyszy drukarki - cztery razy siła grawitacji na powierzchni Słońca. "
Drip by drip
Naukowcy przetestowali akustyczny druk 3D na szerokiej gamie materiałów, w tym miodzie do tuszów komórek macierzystych, obciążonym komórkami roztworze kolagenu, utwardzalnym promieniowaniem UV kleju optycznego i ciekłych metalach. Siła kontrolowana z rezonatora niestandardowego wyciąga każdą kropelkę z "akustycznej głowicy drukującej" o określonym promieniu od 800 μm do dyszy mniejszej niż 65 μm i wyrzuca ją w kierunku celu drukowania.
Im większa amplituda fal dźwiękowych, tym mniejszy rozmiar kropelek, niezależnie od lepkości cieczy, odkryli naukowcy. Ponadto, ponieważ fale dźwiękowe nie mogą być przenoszone przez kropelki, naukowcy są przekonani, że metoda jest bezpieczna w użyciu z wrażliwymi wektorami biologicznymi. takie jak żywe komórki lub białka.
"Nasza technologia powinna mieć natychmiastowy wpływ na przemysł farmaceutyczny", powiedziała Jennifer Lewis, starszy autor artykułu i profesor Hansjorg Wyss z inżynierii inspirowanej biologicznie w SEAS. "Wierzymy jednak, że stanie się to ważną platformą dla wielu branż."
