מאמר זה מדווח על עבודה שנערך במסגרת פרוייקט "מתקדם משטח הטיפול עבור מכשירים רפואיים להשתלה" ממומן על ידי קרן חדשנות דנמרק. המחבר לאשר בתודה התמיכה של אירופה חדשני הכשרה הרשת MICROMAN "תהליך טביעות אצבע על MICROMANufacturing Net-צורה Zero-defect" במימון בתכנית המסגרת 2020 אופק עבור מחקר וחדשנות של האירופאי איחוד.

1. הוספת פבריקציה נוספת על ידי תוסף ייצור (AM)
<ol><li>עיצוב חללים הדרושים על-ידי תוכנת תכנון בעזרת מחשב (ראה תוספת חומרים עבור הקבצים שבה נעשה שימוש בעבודה זו). הערה: מייצרים את הכיסויים ישירות על הבמה הבניין ללא תמיכה כדי להימנע עיקום התוספות במהלך ריפוי. הסובלנות הוא מ מ 0.05.</li>
	<li>בחר שרף עבור צילום פלמור, בפרט אחד כי יכול לעמוד בלחץ וחום במהלך הזרקה. הערה: שרף שבחרנו (ראה טבלה של חומרים) יש כוח מתיחה של MPa 56, התארכות-הפסקה של 3.5%, חוזק flexural של 115 MPa, של מודולוס flexural של 3350 MPa, סטיה חום לטמפרטורה של 140 ° C18.</li>
	<li>לערבב את התערובת photopolymer מורכב (קניינית חומצתי, אקרילאמיד להשתלב, עם היוזם צילום TiO2 מבוסס) ביסודיות למשך תקופה מינימלית של 30 דקות על-ידי הפעלת המיכל גשמי על גלגלת רטוב-מעבדה בקבוק, flask בשייקר או התקן ערבול דומה.</li>
	<li>הכן את המכונה פלמור של צילום (voxel בגודל של מיקרומטר 16):<ol>
<li>מכונות AM מלמטה למעלה, בדוק כי הציפוי מע מ הוא ניזוק וניקו ביסודיות.</li>
		<li>מכונות מלמעלה למטה, בדוק את מערכת ניגוב עבור כל פגמים.</li>
		<li>בדוק את הבמה לבנות ולהתאים את הצלחת לבנות באמצעות תשובה מכשילה 100 מיקרומטר מד להסטת כראוי את הצלחת לבנות מהר.</li>
		<li>מראש להצית את מקור האור של הכלי מכונת אם אפשר להגיע לטמפרטורה מצב יציב לפני מתקדמים. טמפרטורה זו צריכה להיות 65 ° C במנוע אור ו- 30 מעלות צלזיוס בתוך המיכל.</li>
	</ol>
</li>
	<li>יבא את הגיאומטריה לתוכנה הכנת העבודה. בצע את ההנחיות יצרן המכונה19.<ol>
<li>הקצה המכונה המתאימה פרמטרים כדי להתאים את photopolymer שבחרת (אור בעוצמה, שכבת עובי למכונת שימוש).</li>
		<li>להפעיל את ה-build לרזולוציה הגבוהה ביותר המכונה אנכי (25 מיקרומטר במחקר זה).</li>
	</ol>
</li>
	<li>לנקות את הכיסויים המודפס.<ol>
<li>יש לשטוף אותם אלכוהול איזופרופיל נחשפים באמבט אולטרא במשך 3 דקות יש לשטוף ביסודיות שלוש פעמים, ולוודא כי לא נמצאו שאריות של photopolymer נשאר על פני השטח של התוספות המודפס.</li>
		<li>לאפשר הממס להתאדות לחלוטין בטמפרטורת החדר, להגדיר את הכיסויים desiccator כדי לילה יבש בטמפרטורת החדר.</li>
	</ol>
</li>
	<li>פוסט לרפא את הכיסויים מיובשים באמצעות UV מהבהבת פעמיים, בכל פעם על-ידי 2000 מהבהבת עם תדירות של 10 הבהובים בשנייה (ראה טבלה של חומרים).</li>
</ol>2. הזרקה (IM)
<ol><li>להתקין את המודול הזרקת המיקרו על-קונבנציונאלי הזרקה מכונת (ראה טבלה של חומרים). הערה: במקרה שלנו, המודול הזרקת היה בורג רכוב בזווית של 45°, קוטר בורג היה 8 מ"מ, כח היה 100 kN.</li>
	<li>לטעון את המכסים על צלחות עובש.</li>
</ol><img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig1.jpg"> איור 1: מחשב הזרקת עם עובש. (א) בצד הזריקה מורכב עם הצלחות. תותב מודגשת על ידי עיגול אדום. (ב) הצד מטלטלין מורכב עם הצלחות עם הוצאה ה-pin. תותב מודגשת על ידי עיגול אדום. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57335/57335fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<ol start="3"><li>לקחת בחשבון וריאציות במהלך תהליך ההדפסה, ידנית שינויים כלשהם קלה כדי התוספות הדרושים כדי להתאים את התבנית.</li>
	<li>בורג הלוחות עובש על המכונה.</li>
	<li>לטעון PE בגרגרים על הופר.</li>
	<li>להגדיר את הפרמטר המכונה Tעובש -60 ° C, Tחבית ב 175 ° C, Vהזרקת 65 מ"מ/ס לאפשר מספיק זמן קירור עבור החלק להיות demolded.</li>
	<li>מחממים את הבורג 31 ° C, 155 מעלות צלזיוס, 165 מעלות צלזיוס, 170 ° C, ו 175 ° C מ-1 עד הפגישה החמישית. כאשר הטמפרטורה להמיס 175 ° C, להתחיל הזרקה מדויקת. ברגע החלל מלא, לשמור על הלחץ אריזה של סרגל 300 במשך 5 שניות לפצות על PE הצטמקות.</li>
	<li>פתח את התבנית ולאפשר את הסיכה הפליטה לדחוף את החלק PE מהצד ניד של הוספה. אם החלק PE היא המאמצים על הוספה להוציא את החלק בעבודת יד.</li>
	<li>לעצור את המכונה ב- 100 מחזורים של הזרקה (מחזור מוגדר מתוך העובש סגור עד הוצאת החלק).</li>
</ol>3. איכות הערכה
<ol><li>למדוד את קוטר ועומק של החורים על השרוול לפני הזרקת פלסטיק על ידי לייזר סורק מיקרוסקופ דיגיטלי20 . למדוד על שני מוסיף; על כל הוספה, למדוד ארבעה חורים על שני אזורים עם מרחק שונה לשער "ליד שער" ו- "רחוק מהשער".</li>
</ol><img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig2.jpg"> איור 2: למדוד אזורים מסומנים התמונה CAD של התוספות. (א) הוספה לצד להזזה שיתאימו התחת של העותק המשוכפל; (ב) הצד הזרקת מקביל הצדדים העליונה של העותק המשוכפל. השער הזרקת מאתר במרכז. שני אזורים עם ההבדל המרחק אל השער, "רחוק מהשער" ו "ליד שער" מושווים במחקר. (איור זה שונה מג'אנג. ואח 201722) <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57335/57335fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<ol start="2"><li>קוטר מדידה, גובה העמודים על שיני מסומנים המתקבל הזרקה. הערה: לקבץ את החלקים PE שהושג אצוות של-10 חלקים; קרי, 1-10 האצווה הראשונה, 11-20 הוא החבילה השנייה; עד החתיכה האחרונה. להשתמש במדגם אקראי אחד בכל אצווה ולעשות את המידות העליונה או הצדדים האחוריים; בכל צד, למדוד ארבעה עמודים על שני אזורים עם מרחק שונה לשער ("ליד שער" ו "רחוק מהשער").</li>
	<li>ניתוח נתונים בסיועם של עיבוד תוכנה21 על מנת לקבל את המידות התמונה.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Doan, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low-Cost+Photolithographic+Fabrication+of+Nanowires+and+Microfilters+for+Advanced+Bioassay+Devices.">Low-Cost Photolithographic Fabrication of Nanowires and Microfilters for Advanced Bioassay Devices.</a> Sensors. 15 (3), 6091-6104 (2015).</li><li>Lucchetta, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+injection+molded+micro-structured+polystyrene+surfaces+on+proliferation+of+MC3T3-E1+cells.">Effect of injection molded micro-structured polystyrene surfaces on proliferation of MC3T3-E1 cells.</a> Express Polymer Letters. 9 (4), 354-361 (2015).</li><li>Hu, H., Tian, H., Shao, J., Ding, Y., Jiang, C., Liu, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+bifocal+microlens+arrays+based+on+controlled+electrohydrodynamic+reflowing+of+pre-patterned+polymer.">Fabrication of bifocal microlens arrays based on controlled electrohydrodynamic reflowing of pre-patterned polymer.</a> Journal of Micromechanics and Microengineering. 24 (9), 095027 (2014).</li><li>Kolind, K., Dolatshahi-Pirouz, A., Lovmand, J., Pedersen, F. S., Foss, M., Besenbacher, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+combinatorial+screening+of+human+fibroblast+responses+on+micro-structured+surfaces.">A combinatorial screening of human fibroblast responses on micro-structured surfaces.</a> Biomaterials. 31 (35), (2010).</li><li>Wilkinson, C. D., Riehle, M., Wood, M., Gallagher, J., Curtis, A. S. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+use+of+materials+patterned+on+a+nano-+and+micro-metric+scale+in+cellular+engineering.">The use of materials patterned on a nano- and micro-metric scale in cellular engineering.</a> Materials Science and Engineering C. 19 (1-2), 263-269 (2002).</li><li>Hansen, H. N., Hocken, R. J., Tosello, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Replication+of+micro+and+nano+surface+geometries.">Replication of micro and nano surface geometries.</a> CIRP Annals. 60 (2), 695-714 (2011).</li><li>Metwally, K., Barriere, T., Khan-Malek, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Replication+of+micrometric+and+sub-micrometric+structured+surfaces+using+micro-injection+and+micro-injection+compression+moulding.">Replication of micrometric and sub-micrometric structured surfaces using micro-injection and micro-injection compression moulding.</a> International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 83 (5-8), 779-789 (2016).</li><li>Nian, S. -. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+embossing+system+for+replicating+micro-structures+on+curved+surfaces.">Novel embossing system for replicating micro-structures on curved surfaces.</a> International Polymer Processing. 29 (3), 364-370 (2014).</li><li>Bissacco, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Application+of+functional+nano-patterning+to+polymer+medical+micro+implants.">Application of functional nano-patterning to polymer medical micro implants.</a> Proceedings of the 4m/icomm2015 Conference. , (2015).</li><li>Diaz Lantada, A., Piotter, V., Plewa, K., Barie, N., Guttmann, M., Wissmann, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toward+mass+production+of+microtextured+microdevices:+Linking+rapid+prototyping+with+microinjection+molding.">Toward mass production of microtextured microdevices: Linking rapid prototyping with microinjection molding.</a> International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 76 (5-8), 1011-1020 (2015).</li><li>Volpato, N., Solis, D. M., Costa, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+analysis+of+Digital+ABS+as+a+rapid+tooling+material+for+polymer+injection+moulding.">An analysis of Digital ABS as a rapid tooling material for polymer injection moulding.</a> International Journal of Materials and Product Technology. 52 (1-2), 3-16 (2016).</li><li>Mischkot, M., Hansen, H. N., Pedersen, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Additive+manufacturing+for+the+production+of+inserts+for+micro+injection+moulding.">Additive manufacturing for the production of inserts for micro injection moulding.</a> Proceedings of Euspen's 15th International Conference &amp; Exhibition. , (2015).</li><li>Zhang, Y., Hansen, H. N., S&#248;rensen, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Injection+molding+of+micro+pillars+on+vertical+side+walls+using+polyether-ether-ketone+(PEEK).">Injection molding of micro pillars on vertical side walls using polyether-ether-ketone (PEEK).</a> Proceeding of 11th International Conference on Micro Manufacturing. , (2016).</li><li>Zhang, Y., Mischkot, M., Hansen, H. N., Hansen, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Replication+of+microstructures+on+three-dimensional+geometries+by+injection+moulding+of+liquid+silicone+rubber.">Replication of microstructures on three-dimensional geometries by injection moulding of liquid silicone rubber.</a> Proceedings of the 15th International Conference on Metrology and Properties of Engineering Surfaces, ASPE, March 2015. , (2015).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Envisiontec Perfactory MML with ERM. Technical Specifications Document no. MK-MCS-P3MiniMulti-V01-FN-EN. , (2018).</li><li>Hofst&#228;tter, T., Mischkot, M., Pedersen, D. B., Tosello, G., Hansen, H. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evolution+of+surface+texture+and+cracks+during+injection+molding+of+fiber-reinforced,+additively-manufactured,+injection+molding+inserts.">Evolution of surface texture and cracks during injection molding of fiber-reinforced, additively-manufactured, injection molding inserts.</a> Proceedings of ASPE Summer Topical Meeting 2016: Dimensional Accuracy and Surface Finish in Additive Manufacturing. , (2016).</li><li>. Perfactory&#174; Material Available from: <a target="_blank" href="https://envisiontec.com/wp-content/uploads/2016/09/MK-MTS-HTM140IndustrialIV-V01-FN-EN.pdf">https://envisiontec.com/wp-content/uploads/2016/09/MK-MTS-HTM140IndustrialIV-V01-FN-EN.pdf</a> (2017)</li><li>. Software Manual, 2010 Available from: <a target="_blank" href="https://digfablab.wikispaces.com/file/view/Getting+started.pdf">https://digfablab.wikispaces.com/file/view/Getting+started.pdf</a> (2010)</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Olympus LEXT OLS4100 laser scanning digital microscope Manual. , (2018).</li><li>. SPIP&#8482; - Analytical Software for Microscopy Available from: <a target="_blank" href="https://www.imagemet.com/products/spip/">https://www.imagemet.com/products/spip/</a> (2017)</li><li>Zhang, Y., Pedersen, D. B., G&#248;tje, A. S., Mischkot, M., Tosello, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+soft+tooling+process+chain+employing+additive+manufacturing+for+injection+molding+of+a+3d+component+with+micro+pillars.">A soft tooling process chain employing additive manufacturing for injection molding of a 3d component with micro pillars.</a> Journal of Manufacturing Processes. 27, 138-144 (2017).</li></ol>

המחברים אין לחשוף.

שיטה זו מתאימה להרכבת מוסיף עבור פולימר חלקים עם צורות מורכבות. הוא מחליף את חלל עובש פלדה הכלי של מכונת עם סט של כלי רך מוסיף מחומרים פולימרים ההזרקה. עלות וזמן עיבוד שבבי מופחתת בהשוואה שבבי מתכת קונבנציונאלי; לכן, מחזור הייצור מתקצר. זו שרשרת תהליכים מתאים מוצרים בייצור סולם ביניים (מ-10,000 1000 מחזורים בזריקה molding או דומה), אבל הווריאציה גבוהה בעיצוב. יתר על כן, עבור תלת-ממד מוסיף המודפס, בלי לוחיות עובש מיוחדים נדרשים. צלחות פלסטיק הזרקת מסחרי רגיל היו שנרכשו, במכונה כדי להתאים את התוספות.
הטכנולוגי הנוכחי של המדינה, רכה חריטת נכשל על ידי מנגנון ייחודי17. מנגנון כשל זוהתה יקושרו הטמפרטורה סטיה חום של הקדמי רך אבזור, ריקבון הגופה זוהתה עקב outgassing. לכן, השלב הקריטי ביותר הוא לבחור שרף נכון עבור מוסיף המיוצר על ידי הייצור מוספים. המאפיין מכאני ותרמי קובע את החיים של התוספות, קרי, כמה מחזורים זה יכול לעמוד בזמן הזרקת פלסטיק. זה גם קובע את טווח פולימר עי; הטמפרטורה עובש של הפולימר עי לא צריך להיות גבוה יותר מאשר הטמפרטורה הסטה של החומר הוספה.
השלב הקריטי השני בפרוטוקול הוא העיצוב של הקדמי. צריכה להיות מלווה את החוקים הכלליים של שבלונה, יש להימנע חלקים חלש באופן מכני על הוספה פולימר מודפס 3D; אחרת, החיים כלי יושפעו בשל כשלים כמו סדקים.
איכות פני השטח החלקים הזריקה יצוק שהושג הוא מוגבל על ידי תהליך הייצור מוספים יישומית. פוסט עיבוד כמו צריבה כימי הוא פיתרון אפשרי כדי לשפר את איכות השטח. דיוק של תכונות פני השטח הוא בעיה נוספת עקב תהליך הייצור מוספים.
שיטה זו תיצור את האפשרות ליצירת מיקרו תכונות פני השטח בצורה חופשית אמיתית על דרישות חדשות הפגישה פלטפורמה לייצור תעשייתי. לכן, בשיטה זו יש פוטנציאל להיות מיושם, חקר עבור יישומים בקשר הבא הדור מכשירים רפואיים הדורשים מיקרו תכונות על צורות מורכבות, למשל לגבי מכשירים רפואיים או התקנים implanting14 . שיטה זו להקל על יצירת ערך דרך הוצאות מופחתת באופן משמעותי עבור אמצעי אחסון קטנים עד בינוניים סדרת הפקות, בהחלט משפיעים על ציר הזמן עבור הייצור בהפער בין 1-10 התקנים אינדיווידואליים לבין הייצור ההמוני האמיתי. זה יפתח מוצרים חדשים בעלי ערך גבוה, פתרונות עיצוב.

השיטה הציג שמטרתה ייצור מורכב משטח עם תכונות מיקרו של תהליך חריטת רך, קרי, להשתמש הייצור מוספים פולימרים לייצר הכנסות עבור פולימר הזרקה. במילים אחרות, פולימר חלקים עם תפקודי משטחים הם הזרקת מכויר על-ידי הוספת פולימר.
פונקציות פני השטח ניתן למימוש על-ידי תכונות מיקרו; למשל, Doan. et al. 1 ו- Luchetta. et al. 2 להדגים תפקודי משטחים בתחום ביולוגיה של התא, ו- Hu. et al. 3 מראה דוגמה של רכיבים אופטיים, וכו '. סוג אחד של תכונה משטח, עמודים מיקרו, נחקר נמרצות לקידום התפשטות תאים. הם מסוגלים לשפר לקשר בין הרקמות proliferated פני השטח אם העמודים מיקרו הם בדוגמת דרכים מסוימות,4,5.
פולימר שכפולי של תכונות מיקרו נחקרו באינטנסיביות, לכייר מדויק יכולה להיות מושגת על ידי תהליכים רבים6. למשל, Metwally. et al. דיווח דיוק גבוה בין חלקים יצוקים עובש לצורך שכפול של תכונות מיקרו מיקרו תת על משטחים שטוחים7.
ישנם פרוטוקולים רבים עבור ייצור מיקרו העמודים או תכונות; עם זאת, ניתן להחיל רובם רק על משטחים שטוחים או משטחים עם עקמומיות קבועה. למשל, Nian. et al. 8 הראה כי תכונות מיקרו יכולה להיות מושגת על ידי הטבעה חמה על משטח מעוקל. פרוטוקולים אלה אינם מתאימים עבור צורות מורכבות במשטחים תלת מימדי, אשר נדרשים על-ידי רוב מכשירי החיים האמיתיים. ככל הנראה, הזיוף של שלוש חלל תלת-ממדי עם תכונות מיקרו על פני אתגרים פרוטוקולים הנוכחי; בינתיים, הוצאה של החלקים עלול להיכשל עבור עמודי יחס גבוה על משטח מורכב אם הם שאינה ניצבת לכיוון demolding. . Bissacco et al. 9 משמש תבנית תלת-ממד מוסיף והשיג תכונות תת מיקרו על ידי הזרקה; במחקר שלהם, תכונות ספציפיות תת מיקרו עם יחס רוחב-גובה נמוך שנוצר על ידי אלומיניום אלגון תהליך, בהצלחה משוכפלים על-ידי פולימר על רכיב מורכבים.
החוקרים ניסו כרוך הייצור מוספים בשלשלאות תהליך השכפול פולימר על מנת להשיג את מרקם פני השטח מעוצב. . Lantada et al. תיאר שרשרת התהליך מתחיל מ AM טיפוס ולאחר מכן מפעיל טכניקות ציפוי להשגת עובש מתכתי מוסיף עבור הזרקה10. חלקים פולימר המיוצר על ידי AM הוכיחו להיות ישים ישירות כמו עובש מוסיף11,12, זהו התהליך אבזור רך הוצג פרוטוקול זה.
בעבודה הקודמת שלנו, אנחנו הראו כי Ø4 מיקרומטר הצצה עמודים (גבוהה 2 מיקרומטר) היו demolded בהצלחה על קיר אנכי על ידי הזרקה13. פרוטוקול זה, הגורם הנבדק היא טבעת עם ארבע שיני, כל אחד מאופיין על ידי בעל זווית של 60 מעלות. מוצר זה נחקר על ידי ג'אנג. et al. 14, שבו תכונות מיקרו הוכנסו על-ידי יישום pre-fabricated צלחות ניקל, עמודים מיקרו (Ø4 מיקרומטר) עם יחס של 0.5 התקבלו על ידי הזרקה גומי סיליקון על שיני.
ב שיטת שהוצגו, ניתן להשיג תכונות מיקרו על משטחים מורכבות שנוצרו על-ידי שרשרת תהליך אבזור רך. עובש פלדה חללים מוחלפים על-ידי קבוצת מוסיף שנעשו על ידי מע מ AM המבוססות על צילום-הפילמור. לעומת מתכת AM, photopolymer מבוסס אני טכנולוגיה הוא מסוגל להשיג דיוק גבוה15. יתר על כן, עלות וזמן עיבוד שבבי פוחת באופן משמעותי בהשוואה לתהליכים אבזור המקובלת המבוססת על עיבוד שבבי CNC. על-פי האחרונות חקר מקרה16, באמצעות חריטת קלים עבור thermoforming, העלות הוא מופחת על ידי 91%, ואילו הפעם נצרך הוא מופחת על ידי 93%. פרוטוקול זה מתאים מוצרים הדורשים גמישות עיצוב גבוהה בעלת נפח הייצור ביניים. הוכח, מוסיף המיוצרים סיב פחמן מחוזק photopolymers יכול לעמוד עד 2500 הזרקה מחזורים פוליאתילן לפני עובש ניכרת הידרדרות17. הבחירה של החומר הזריקה יצוק מוגבל על ידי תכונות תרמיות photopolymer שבחרת עבור מוסיף. לא ניתן להחיל פולימרים עם טמפרטורות ההיתוך גבוהה בחור photopolymer. במחקר זה, פוליאתילן (PE) נבחרה לנהל במבחן ההזרקה.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="623">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Photopolymer resin&#160;</td>
			<td style="width:121px;">EnvisionTec</td>
			<td style="width:119px;">HTM140 V2</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Resin mixing device</td>
			<td style="width:121px;">IKA</td>
			<td>Vortex Genius 3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">3d printer</td>
			<td>Envisiontec</td>
			<td>Perfactory 3&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">UV light flash unit</td>
			<td style="width:121px;">EnvisionTec</td>
			<td style="width:119px;">Otoflash unit</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:24px;width:216px;">Polyethylene&#160;</td>
			<td style="width:121px;">lyondellbasell</td>
			<td style="width:119px;">PE Purell 1840</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Injection moulding machine</td>
			<td>Arburg</td>
			<td>Allrounder 370A&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Image processing</td>
			<td style="width:121px;">SPIP</td>
			<td style="width:119px;">6.2.8</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a soft tooling process chain for injection molding of a 3d component with micro pillars

מטרת מאמר זה היא להציג את השיטה של שרשרת תהליך אבזור רך העסקת כתוסף בייצור (AM) להרכבת מוסיף לכייר הזרקת עם תכונות פני השטח מיקרו. התוספות חריטת רך מיוצרים על ידי דיגיטלית אור עיבוד (מע מ צילום הפילמור) באמצעות photopolymer כי יכול לעמוד temperaturea גבוה יחסית. החלק מיוצרים כאן יש ארבע שיני עם זווית של 60 מעלות. עמודי מיקרו (Ø200 מיקרומטר, יחס גובה-רוחב של 1) מסודרות על המשטחים לפי שתי שורות. פוליאתילן (PE) הזרקה עם התוספות אבזור רך משמש כדי לפברק את החלקים הסופי. שיטה זו ממחישה כי זה ריאלי להשיג חלקים הזריקה יצוק עם מזערים על גאומטריה מורכבת על ידי תוסף מוסיף מיוצרים. עלות וזמן עיבוד שבבי פוחת באופן משמעותי בהשוואה לתהליכים אבזור קונבנציונאלי המבוסס על מחשב בקרת נומרית (CNC) עיבוד שבבי. הממדים של התכונות מיקרו מושפעים תהליך הייצור מוספים יישומית. החיים של התוספות קובע כי תהליך זה מתאים יותר לייצור נסיוני. הדיוק של ההפקה מוסיף הוא מוגבל על ידי תהליך הייצור מוספים גם כן.

איור 3 מראה את הכיסויים מפוברק על ידי AM ואת החלקים PE המיוצר על ידי הזרקת פלסטיק. שתי שורות של בורות עגולים היו אנכי אל פני השטח על שיני (איור 3 (b)). המימד הנומינלי של החורים על השרוול הוא Ø200 מיקרומטר מיקרומטר 200 לעומק, עם מיקרומטר מרכז למרכז מרחק 400. המבנים שכבה עקב תהליך AM הם נראים בבירור. על קו ימין למטה יש סימן מתקפלים גלוי, אשר התקיימה בשוגג במהלך ההכנות ב- SEM.
תהליך demolding מודגם באיור4. עמודי אינם מקבילים לכיוון demolding. לא עמוד שבירת נצפתה כל הדגימות למדה (איור 5). במובן זה, demolding היה מוצלח. זה כבר נראה לעין כי התווך על המיקום הרחוק-מה-שער הם יותר נמוך בעיקר בצדו העליון בשל הירידה בלחץ. לגבי הקוטר, ההבדל בין עמדות אינם בולטים כמו לגבי הגובה.
איור 6 ו- 7 איור להמחיש איך השכפול מופצות לאורך 100 במחזורים של הזרקת פלסטיק. מידת שכפול מוגדרת על-ידי היחס בין המימד של העמודים לבין המימד של התוספות. לאורך 100 המחזורים, תהליך יציב הושג בבית כל עמדה לגבי שכפול אנכי והן לרוחב. המימד של החורים על התוספות היו ללא שינוי לאחר הזרקת פלסטיק, אשר אישרה מסקנה זו. גובה העמודים ממוקם רחוק מהשער היו נמוכות יותר מאשר להציב ליד השער, כי פולימר זרימה עולה צמיגות שלה. כאשר אורך זרימה מגביר.
הפרמטרים לכייר הזרקת היו מגוונות בתוך הטווח המותר ע י חומרים גליון הנתונים. בחלון תהליך בחנו, רוב מסלולי הגיעו יותר מ-80 מחזורים, המאשר כי הכלי חיי אני מוסיף לא הושפע בחלון תהליך בחנו. עם זאת, פיצוח התרחשה המכסים על הצד הזרקת ב בדיקות כאשר הלחץ הזרקת היה גבוה. זאת בשל החלק במרכז תותב להיות הרבה יותר רזה.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig3.jpg"> איור 3: מוסיף והעתקים. (א) מוסיף המיוצר על ידי תהליך הייצור מוספים יוצרים את חלל עובש; מוצג בעותק משוכפל אחד פוליאתילן (PE) המיוצר על ידי הזרקת פלסטיק. הסימנים על הסרגל הפניה מילימטרים; מספרים לסמן סנטימטרים. (ב) מיקרוסקופ אלקטרונים סריקה (SEM) תמונת מראה פני תותב; (ג) במיקרוסקופ אלקטרוני מראה פני השטח החלקים PE שנעשו על ידי הזרקת פלסטיק. ((א) ו- (ב) שונו מ מ. ואח 2017 ג'אנג22) <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57335/57335fig3large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig4.jpg"> איור 4: מוצלח demolding. Demolding היה מוצלח למרות עמודי אינם מקבילים לכיוון demolding. (א) בתבניות לסגור ולפתוח (ב) תבניות עבור demolding. (איור זה שונה מג'אנג. ואח 201722) <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57335/57335fig4large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig5.jpg"> איור 5: SEM דימוי להציג צד של שן אחת אקראית. העמדות ארבע ובדוקים מסומנות על התמונה. (איור זה שונה מג'אנג. ואח 201722) <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57335/57335fig5large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig6.jpg"> איור 6: עמוד גובה שכפול מעלות. מידת שכפול גובה עמוד מוגדרת על-ידי הגובה של העמוד/עומק החור. הערך הממוצע של דרגת שכפול-ארבע העמדות הוצגה בכל אצווה. דוגמא שנבחרו באקראי אחת נמדדה בכל אצווה. ארבע העמדות "גב-פאר" עבור המיקום רחוק מהשער בצדו האחורי, "גב-ליד" עבור המיקום ליד השער בצד האחורי, "העליונה הרחוקה" עבור המיקום רחוק מהשער-למעלה, "העליון-ליד" עבור המיקום ליד השער בצד העליון. (איור זה שונה מג'אנג. ואח 2017 22) <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57335/57335fig6large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig7.jpg"> איור 7: עמוד קוטר שכפול מעלות. מידת שכפול קוטר עמודי מוגדרת על-ידי קוטר של העמוד/קוטר החור. הערך הממוצע של דרגת שכפול-ארבע העמדות הוצגה בכל אצווה. דוגמא שנבחרו באקראי אחת נמדדה בכל אצווה. ארבע העמדות "גב-פאר" עבור המיקום רחוק מהשער בצדו האחורי, "גב-ליד" עבור המיקום ליד השער בצד האחורי, "העליונה הרחוקה" עבור המיקום רחוק מהשער-למעלה, "העליון-ליד" לתפקיד ליד השער בצד העליון. (איור זה השתנה מ. ואח 2017 ג'אנג 22). <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57335/57335fig7large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>

Watch this Scientific Journal Video about A Soft Tooling Process Chain for Injection Molding of a 3D Component with Micro Pillars at JoVE.com

A Soft Tooling Process Chain for Injection Molding of a 3D Component with Micro Pillars

עמודי רשת אבזור רך בתהליך הזרקה של רכיב 3D עם מיקרו

פרוטוקול עבור בדיית הזרקה מוסיף על גאומטריה מורכבת עם תכונות מיקרו על משטחים העסקת כתוסף בייצור (AM) מוצג.

The purpose of this paper is to present the method of a soft tooling process chain employing Additive Manufacturing (AM) for fabrication of injection ...

a-soft-tooling-process-chain-for-injection-molding-3d-component-with

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Engineering

12.5K Views.  Technical University of Denmark. פרוטוקול עבור בדיית הזרקה מוסיף על גאומטריה מורכבת עם תכונות מיקרו על משטחים העסקת כתוסף בייצור (AM) מוצג.

Video: A Soft Tooling Process Chain for Injection Molding of a 3D Component with Micro Pillars

Fabrication, Densification, and Replica Molding of 3D Carbon Nanotube Microstructures

The introduction of new materials and processes to microfabrication has, in large part, enabled many important advances in microsystems, lab-on-a-chip devices, and their applications. In particular, capabilities for cost-effective fabrication of polymer microstructures were transformed by the advent of soft lithography and other micromolding techniques 1, 2, and this led a revolution in applications of microfabrication to biomedical engineering and biology. Nevertheless, it remains challenging to fabricate microstructures with well-defined nanoscale surface textures, and to fabricate arbitrary 3D shapes at the micro-scale. Robustness of master molds and maintenance of shape integrity is especially important to achieve high fidelity replication of complex structures and preserving their nanoscale surface texture. The combination of hierarchical textures, and heterogeneous shapes, is a profound challenge to existing microfabrication methods that largely rely upon top-down etching using fixed mask templates. On the other hand, the bottom-up synthesis of nanostructures such as nanotubes and nanowires can offer new capabilities to microfabrication, in particular by taking advantage of the collective self-organization of nanostructures, and local control of their growth behavior with respect to microfabricated patterns. 
Our goal is to introduce vertically aligned carbon nanotubes (CNTs), which we refer to as CNT "forests", as a new microfabrication material. We present details of a suite of related methods recently developed by our group: fabrication of CNT forest microstructures by thermal CVD from lithographically patterned catalyst thin films; self-directed elastocapillary densification of CNT microstructures; and replica molding of polymer microstructures using CNT composite master molds. In particular, our work shows that self-directed capillary densification ("capillary forming"), which is performed by condensation of a solvent onto the substrate with CNT microstructures, significantly increases the packing density of CNTs. This process enables directed transformation of vertical CNT microstructures into straight, inclined, and twisted shapes, which have robust mechanical properties exceeding those of typical microfabrication polymers. This in turn enables formation of nanocomposite CNT master molds by capillary-driven infiltration of polymers. The replica structures exhibit the anisotropic nanoscale texture of the aligned CNTs, and can have walls with sub-micron thickness and aspect ratios exceeding 50:1. Integration of CNT microstructures in fabrication offers further opportunity to exploit the electrical and thermal properties of CNTs, and diverse capabilities for chemical and biochemical functionalization 3.

We present methods for fabrication of patterned microstructures of vertically aligned carbon nanotubes (CNTs), and their use as master molds for production of polymer microstructures with organized nanoscale surface texture. The CNT forests are densified by condensation of solvent onto the substrate, which significantly increases their packing density and enables self-directed formation of 3D shapes.

ייצור, Densification, העתק דפוס של Microstructures Nanotube 3D פחמן

The introduction of new materials and processes to microfabrication has, in large part, enabled many important advances in microsystems, lab-on-a-chip ...

Micro 3D Printing Using a Digital Projector and its Application in the Study of Soft Materials Mechanics

Buckling is a classical topic in mechanics. While buckling has long been studied as one of the major structural failure modes1, it has recently drawn new attention as a unique mechanism for pattern transformation. Nature is full of such examples where a wealth of exotic patterns are formed through mechanical instability2-5. Inspired by this elegant mechanism, many studies have demonstrated creation and transformation of patterns using soft materials such as elastomers and hydrogels6-11. Swelling gels are of particular interest because they can spontaneously trigger mechanical instability to create various patterns without the need of external force6-10. Recently, we have reported demonstration of full control over buckling pattern of micro-scaled tubular gels using projection micro-stereolithography (P&mu;SL), a three-dimensional (3D) manufacturing technology capable of rapidly converting computer generated 3D models into physical objects at high resolution12,13. Here we present a simple method to build up a simplified P&mu;SL system using a commercially available digital data projector to study swelling-induced buckling instability for controlled pattern transformation.
A simple desktop 3D printer is built using an off-the-shelf digital data projector and simple optical components such as a convex lens and a mirror14. Cross-sectional images extracted from a 3D solid model is projected on the photosensitive resin surface in sequence, polymerizing liquid resin into a desired 3D solid structure in a layer-by-layer fashion. Even with this simple configuration and easy process, arbitrary 3D objects can be readily fabricated with sub-100 &mu;m resolution.
This desktop 3D printer holds potential in the study of soft material mechanics by offering a great opportunity to explore various 3D geometries. We use this system to fabricate tubular shaped hydrogel structure with different dimensions. Fixed on the bottom to the substrate, the tubular gel develops inhomogeneous stress during swelling, which gives rise to buckling instability. Various wavy patterns appear along the circumference of the tube when the gel structures undergo buckling. Experiment shows that circumferential buckling of desired mode can be created in a controlled manner. Pattern transformation of three-dimensionally structured tubular gels has significant implication not only in mechanics and material science, but also in many other emerging fields such as tunable matamaterials.

We demonstrate controlled pattern transformation of swelling gel tubes by elastic instability. A simple projection micro stereo-lithography setup is built using an off-the-shelf digital data projector to fabricate three-dimensional polymeric structures in a layer-by-layer fashion. Swelling hydrogel tubes under mechanical constraint display various circumferential buckling modes depending on dimension.

הדפסת המייקר 3D באמצעות מקרן דיגיטלי ותחולתו בחקר מכניקת חומרים רכות

Buckling is a classical topic in mechanics. While buckling has long been studied as one of the major structural failure modes1, it has recently drawn new ...

Process of Making Three-dimensional Microstructures using Vaporization of a Sacrificial Component

Vascular structures in natural systems are able to provide high mass transport through high surface areas and optimized structure. Few synthetic material fabrication techniques are able to mimic the complexity of these structures while maintaining scalability. The Vaporization of a Sacrificial Component (VaSC) process is able to do so. This process uses sacrificial fibers as a template to form hollow, cylindrical microchannels embedded within a matrix. Tin (II) oxalate (SnOx) is embedded within poly(lactic) acid (PLA) fibers which facilitates the use of this process. The SnOx catalyzes the depolymerization of the PLA fibers at lower temperatures. The lactic acid monomers are gaseous at these temperatures and can be removed from the embedded matrix at temperatures that do not damage the matrix. Here we show a method for aligning these fibers using micromachined plates and a tensioning device to create complex patterns of three-dimensionally arrayed microchannels. The process allows the exploration of virtually any arrangement of fiber topologies and structures.

The Vaporization of a Sacrificial Component (VaSC) process is used to fabricate microvascular structures. This procedure uses sacrificial poly(lactic) acid fibers to form hollow microchannels with precise 3D geometric positioning provided by laser micromachined guide plates.

תהליך של הפיכת Microstructures תלת ממדי באמצעות אידוי של רכיב של קורבן

Vascular structures in natural systems are able to provide high mass transport through high surface areas and optimized structure. Few synthetic material ...

Micro-masonry for 3D Additive Micromanufacturing

Transfer printing is a method to transfer solid micro/nanoscale materials (herein called &#8216;inks&#8217;) from a substrate where they are generated to a different substrate by utilizing elastomeric stamps. Transfer printing enables the integration of heterogeneous materials to fabricate unexampled structures or functional systems that are found in recent advanced devices such as flexible and stretchable solar cells and LED arrays. While transfer printing exhibits unique features in material assembly capability, the use of adhesive layers or the surface modification such as deposition of self-assembled monolayer (SAM) on substrates for enhancing printing processes hinders its wide adaptation in microassembly of microelectromechanical system (MEMS) structures and devices. To overcome this shortcoming, we developed an advanced mode of transfer printing which deterministically assembles individual microscale objects solely through controlling surface contact area without any surface alteration. The absence of an adhesive layer or other modification and the subsequent material bonding processes ensure not only mechanical bonding, but also thermal and electrical connection between assembled materials, which further opens various applications in adaptation in building unusual MEMS devices.

This paper introduces a 3D additive micromanufacturing strategy (termed &#8216;micro-masonry&#8217;) for the flexible fabrication of microelectromechanical system (MEMS) structures and devices. This approach involves transfer printing-based assembly of micro/nanoscale materials in conjunction with rapid thermal annealing-enabled material bonding techniques.

מיקרו בנייה לMicromanufacturing 3D תוסף

Transfer printing is a method to transfer solid micro/nanoscale materials (herein called &#8216;inks&#8217;) from a substrate where they are generated to ...

Energy Dispersive X-ray Tomography for 3D Elemental Mapping of Individual Nanoparticles

Energy dispersive X-ray spectroscopy within the scanning transmission electron microscope (STEM) provides accurate elemental analysis with high spatial resolution, and is even capable of providing atomically resolved elemental maps. In this technique, a highly focused electron beam is incident upon a thin sample and the energy of emitted X-rays is measured in order to determine the atomic species of material within the beam path. This elementally sensitive spectroscopy technique can be extended to three dimensional tomographic imaging by acquiring multiple spectrum images with the sample tilted along an axis perpendicular to the electron beam direction.
Elemental distributions within single nanoparticles are often important for determining their optical, catalytic and magnetic properties. Techniques such as X-ray tomography and slice and view energy dispersive X-ray mapping in the scanning electron microscope provide elementally sensitive three dimensional imaging but are typically limited to spatial resolutions of &gt; 20 nm. Atom probe tomography provides near atomic resolution but preparing nanoparticle samples for atom probe analysis is often challenging. Thus, elementally sensitive techniques applied within the scanning transmission electron microscope are uniquely placed to study elemental distributions within nanoparticles of dimensions 10-100 nm.
Here, energy dispersive X-ray (EDX) spectroscopy within the STEM is applied to investigate the distribution of elements in single AgAu nanoparticles. The surface segregation of both Ag and Au, at different nanoparticle compositions, has been observed.

The use of energy dispersive X-ray tomography in the scanning transmission electron microscope to characterize elemental distributions within single nanoparticles in three dimensions is described.

Dispersive אנרגיה טומוגרפיית רנטגן עבור מיפוי 3D היסודות של חלקיקים בודדים

Energy dispersive X-ray spectroscopy within the scanning transmission electron microscope (STEM) provides accurate elemental analysis with high spatial ...

Fabrication Process of Silicone-based Dielectric Elastomer Actuators

This contribution demonstrates the fabrication process of dielectric elastomer transducers (DETs). DETs are stretchable capacitors consisting of an elastomeric dielectric membrane sandwiched between two compliant electrodes. The large actuation strains of these transducers when used as actuators (over 300% area strain) and their soft and compliant nature has been exploited for a wide range of applications, including electrically tunable optics, haptic feedback devices, wave-energy harvesting, deformable cell-culture devices, compliant grippers, and propulsion of a bio-inspired fish-like airship. In most cases, DETs are made with a commercial proprietary acrylic elastomer and with hand-applied electrodes of carbon powder or carbon grease. This combination leads to non-reproducible and slow actuators exhibiting viscoelastic creep and a short lifetime. We present here a complete process flow for the reproducible fabrication of DETs based on thin elastomeric silicone films, including casting of thin silicone membranes, membrane release and prestretching, patterning of robust compliant electrodes, assembly and testing. The membranes are cast on flexible polyethylene terephthalate (PET) substrates coated with a water-soluble sacrificial layer for ease of release. The electrodes consist of carbon black particles dispersed into a silicone matrix and patterned using a stamping technique, which leads to precisely-defined compliant electrodes that present a high adhesion to the dielectric membrane on which they are applied.

This manuscript shows the fabrication process for the manufacture of dielectric elastomer soft actuators based on silicone membranes. The three key stages of production are presented in detail: blade casting of thin silicone membranes; pad printing of compliant electrodes; and the assembly of all the components.

תהליך ייצור של מפעילי אלסטומר דיאלקטרי מבוסס סיליקון

This contribution demonstrates the fabrication process of dielectric elastomer transducers (DETs). DETs are stretchable capacitors consisting of an ...

Adsorption Device Based on a Langatate Crystal Microbalance for High Temperature High Pressure Gas Adsorption in Zeolite H-ZSM-5

We present a high-temperature and high-pressure gas adsorption measurement device based on a high-frequency oscillating microbalance (5 MHz langatate crystal microbalance, LCM) and its use for gas adsorption measurements in zeolite H-ZSM-5. Prior to the adsorption measurements, zeolite H-ZSM-5 crystals were synthesized on the gold electrode in the center of the LCM, without covering the connection points of the gold electrodes to the oscillator, by the steam-assisted crystallization (SAC) method, so that the zeolite crystals remain attached to the oscillating microbalance while keeping good electroconductivity of the LCM during the adsorption measurements. Compared to a conventional quartz crystal microbalance (QCM) which is limited to temperatures below 80 &#176;C, the LCM can realize the adsorption measurements in principle at temperatures as high as 200-300 &#176;C (i.e., at or close to the reaction temperature of the target application of one-stage DME synthesis from the synthesis gas), owing to the absence of crystalline-phase transitions up to its melting point (1,470 &#176;C). The system was applied to investigate the adsorption of CO2, H2O, methanol and dimethyl ether (DME), each in the gas phase, on zeolite H-ZSM-5 in the temperature and pressure range of 50-150 &#176;C and 0-18 bar, respectively. The results showed that the adsorption isotherms of these gases in H-ZSM-5 can be well fitted by Langmuir-type adsorption isotherms. Furthermore, the determined adsorption parameters, i.e., adsorption capacities, adsorption enthalpies, and adsorption entropies, compare well to literature data. In this work, the results for CO2 are shown as an example.

A protocol for high-temperature and high-pressure gas adsorption measurements on zeolite H-ZSM-5 using an adsorption measurement device based on a langatate crystal microbalance is presented. Prior to the adsorption measurements, the synthesis of zeolite H-ZSM-5 on the langatate crystal microbalance sensor by the steam-assisted crystallization (SAC) method is demonstrated.

מכשיר ספיחה בהתבסס על Langatate קריסטל microbalance עבור ספיחת גז בלחץ גבוה טמפרטורה גבוהה ב זאוליט H-ZSM-5

We present a high-temperature and high-pressure gas adsorption measurement device based on a high-frequency oscillating microbalance (5 MHz langatate ...

Challenges in Rheological Characterization of Highly Concentrated Suspensions &#8212; A Case Study for Screen-printing Silver Pastes

A comprehensive rheological characterization of highly concentrated suspensions or pastes is mandatory for a targeted product development meeting the manifold requirements during processing and application of such complex fluids. In this investigation, measuring protocols for a conclusive assessment of different process relevant rheological parameters have been evaluated. This includes the determination of yield stress, viscosity, wall slip velocity, structural recovery after large deformation and elongation at break as well as tensile force during filament stretching.
The importance of concomitant video recordings during parallel-plate rotational rheometry for a significant determination of rheological quantities is demonstrated. The deformation profile and flow field at the sample edge can be determined using appropriate markers. Thus, measurement parameter settings and plate roughness values can be identified for which yield stress and viscosity measurements are possible. Slip velocity can be measured directly and measuring conditions at which plug flow, shear banding or sample spillover occur can be identified clearly. 
Video recordings further confirm that the change in shear moduli observed during three stage oscillatory shear tests with small deformation amplitude in stage I and III but large oscillation amplitude in stage II can be directly attributed to structural break down and recovery. For the pastes investigated here, the degree of irreversible, shear-induced structural change increases with increasing deformation amplitude in stage II until a saturation is reached at deformations corresponding to the crossover of G' and G'', but the irreversible damage is independent of the duration of large amplitude shear. 
A capillary breakup elongational rheometer and a tensile tester have been used to characterize deformation and breakup behavior of highly filled pastes in uniaxial elongation. Significant differences were observed in all experiments described above for two commercial screen-printing silver pastes used for front side metallization of Si-solar cells.

A protocol for a robust and application relevant rheological characterization of highly concentrated suspensions is presented. Silver pastes used for screen-printing application in solar cell production are employed as model systems.

אתגרים ראולוגיות אפיון השעיות מרוכזות מאוד - מקרה עבור משחות כסף הדפסת מסך

A comprehensive rheological characterization of highly concentrated suspensions or pastes is mandatory for a targeted product development meeting the ...

Predicting Catalyst Extrudate Breakage Based on the Modulus of Rupture

The mechanical strength of extruded catalysts and their natural or forced breakage by either collision against a surface or by a compressive load in a fixed bed are important phenomena in catalyst technology. The mechanical strength of the catalyst is measured here by its bending strength or flexural strength. This technique is relatively new from the perspective of applying it to commercial catalysts of typical sizes used in the industry. Catalyst breakage by collision against a surface is measured after a fall of the extrudates through the ambient air in a vertical pipe. Quantifying the impact force is done theoretically by applying Newton's second law. Measurement of catalyst breakage due to stress in a fixed bed is done following the standard procedure of the bulk crush strength test. Novel here is the focus on measuring the reduction in the length to diameter ratio of the extrudates as a function of the stress.

Here we present a protocol to measure the modulus of rupture of an extruded catalyst and the breakage of said catalyst extrudates by collision against a surface or by compression in a fixed bed.

שבירה Extrudate זרז נבואה על סמך המודולוס של קרע

The mechanical strength of extruded catalysts and their natural or forced breakage by either collision against a surface or by a compressive load in a ...

Combining Microfluidics and Microrheology to Determine Rheological Properties of Soft Matter during Repeated Phase Transitions

The microstructure of soft matter directly impacts macroscopic rheological properties and can be changed by factors including colloidal rearrangement during previous phase changes and applied shear. To determine the extent of these changes, we have developed a microfluidic device that enables repeated phase transitions induced by exchange of the surrounding fluid and microrheological characterization while limiting shear on the sample. This technique is &#181;2rheology, the combination of microfluidics and microrheology. The microfluidic device is a two-layer design with symmetric inlet streams entering a sample chamber that traps the gel sample in place during fluid exchange. Suction can be applied far away from the sample chamber to pull fluids into the sample chamber. Material rheological properties are characterized using multiple particle tracking microrheology (MPT). In MPT, fluorescent probe particles are embedded into the material and the Brownian motion of the probes is recorded using video microscopy. The movement of the particles is tracked and the mean-squared displacement (MSD) is calculated. The MSD is related to macroscopic rheological properties, using the Generalized Stokes-Einstein Relation. The phase of the material is identified by comparison to the critical relaxation exponent, determined using time-cure superposition. Measurements of a fibrous colloidal gel illustrate the utility of the technique. This gel has a delicate structure that can be irreversibly changed when shear is applied. &#181;2rheology data shows that the material repeatedly equilibrates to the same rheological properties after each phase transition, indicating that phase transitions do not play a role in microstructural changes. To determine the role of shear, samples can be sheared prior to injection into our microfluidic device. &#181;2rheology is a widely applicable technique for the characterization of soft matter enabling the determination of rheological properties of delicate microstructures in a single sample during phase transitions in response to repeated changes in the surrounding environmental conditions.

We demonstrate the fabrication and use of a microfluidic device that enables multiple particle tracking microrheology measurements to study the rheological effects of repeated phase transitions on soft matter.

שילוב מיקרופלואידיקה Microrheology כדי לקבוע מאפייני Rheological מחומר רך במהלך שלב חוזרות מעברים

The microstructure of soft matter directly impacts macroscopic rheological properties and can be changed by factors including colloidal rearrangement ...