超高精度和高精度印刷

3D打印 打印质量 解决
2021-05-16 06:32:13

我在一家教学医院工作,我们有一个我们有兴趣从事的研究项目。我们想要将 3D 打印管植入老鼠体内以帮助神经再生。我们现在对管子的形状感兴趣,而不是它是什么材料或它是否具有生物相容性等。

所以这个问题不一定是关于什么类型的塑料或我们应该打印什么。我的问题更是如此:

我们想打印一个直径为 1 毫米、长约 1 厘米并且尽可能多地塞满微型“管”的管子,如下所示:

含有微管的管

我目前在我的实验室中有一台 Stratasys j750、一台 UPrint Se 和一台 Prusa i3 Mk3s。它们都运行良好,但对于我正在寻找的细节,有点短。他们宣传的精度为 14 微米(嗯,j750),但这只是在 z 方向上,x 和 y 更像是 200。如果我要获得 PRECISE,我应该研究什么技术?

4个回答

这是个有趣的问题。当我们开始谈论 SLA 和其他珠宝级 3d 打印时要注意的一件好事,当我们开始谈论医疗应用时,您必须考虑材料毒性。您也可以查看 DLP 3d 打印机,但它们的质量不会那么好。

现在可以帮助您的是这些 SLA 打印机,我看到Form 3有 25 微米,激光点为 85。完全在您的容差范围内。只要确保获得牙科级或医疗级树脂。

请注意,如果有弯曲,则 SLA 打印会出现问题,具体取决于角度的陡峭程度。

还有其他技术,例如金属 3d 打印或SLS 打印,可能超出您的价格范围,例如 HP Metal Jet 可以做到 21 -xy x 50 -z 微米。或者基于粘合剂的 3D 打印将具有最佳的内部几何形状,因为粉末将作为支撑物,并且很容易去除。

生物打印领域有很多可能正是您正在寻找的,这更像是一种替代方案。您可以了解 Penn 的研究人员一直在做什么,他们一直在使用Sugar 来创建血管网络据我所知,他们目前不将其作为产品出售。这是有关缩放血管网络的更多信息

有关其他打印技术的更多信息,请参见此处

现在在 100-800 美元范围内很常见的典型低端消费打印机(是的,我见过小打印机卖那么便宜)无法实现这一点,即使使用特殊喷嘴也是如此。

但是你的机器比那好一点。在制造商的机器在线页面,我们发现这些规格:

层厚
55微米

建立决议
100 +/- 微米精度

那不会削减它。100 微米是 0.1 毫米。+/- 100 微米意味着它可能会在任何方向上与事情应该发生的地方发生很大的误差。为了说明为什么这太多了,我将使用问题中的管子图像,以 1 毫米直径作为刻度,并将 100 微米的潜在误差分层作为图像上的网格:

误差范围

该网格不显示灯丝的尺寸:只是误差幅度。它正在接近我们需要的东西,但还没有。为了可靠地创建您的管,您希望误差不超过管本身直径的 1/4。根据图像,管尺寸约为 180 微米,因此您需要寻找误差在 +/-45 微米范围内的东西。_也许你可以用一根管子——更像是一个圆角矩形——放在它的一边。

更新:

根据本文: 用于周围神经再生的 3D 打印策略

除了典型的 FDM/SLA/Polyjet 之外,还有一些 3D 打印技术可以做到这么小。

  • 熔体微挤压
  • 二光子聚合
  • 一种叫做 MEW 的东西
  • 连续液体界面生产

我发现有人“打印”那么小的文章,但从技术上讲,某些东西是通过附加方式制造的,这通常是用词不当,但它不是您可以购买的“打印机”。我认为两个光子聚合可能是我想要的“最佳”实际打印方法,尽管与这种打印机相关的价格标签可能超出我的范围。但它绝对可以变得那么小,这项技术显然可以进入纳米范围。

由于一些限制,FDM/FF 打印机无法达到这些分辨率。最大的问题是壁厚和分辨率:

打印需要由至少一个喷嘴宽的壁制成。常用的喷嘴可以缩小到 0.15 到 0.2 毫米的区域,因此最薄的壁必须至少有这个宽度,否则可以忽略不计。

分辨率可能是一个更大的问题:普通的消费级和工业机器可能会出现低至 0.1 毫米的错误。这将是,使用上述最小的喷嘴,壁宽最多可移动一半!改变印刷品肯定会破坏印刷品的功能。

但是,有解决办法吗?!

我想到的唯一解决方案是使用基于树脂的打印机,如 SLA 或 DLP。SLA 打印机可以降低到 0.025 毫米的层高,通常需要至少 0.14 毫米的壁厚,但较新的机器几乎可以将其减少两层。

SLA Form 2 机器上的误差与其最小壁宽相比,对于比其光斑尺寸 (0.144 毫米) 大约 10% 的特征几乎不存在,因此对于0.15 毫米及以上,它几乎可以在光斑上打印。推断这意味着您需要一台 SLS 机器,例如Form 3,以实现最小可靠的 0.09 毫米的回旋壁线。然而,一个壁厚通常是不好的,但它可能实现 2 个周长的壁,降到大约 0.16 毫米。