Questa carta segnala lavori intrapresi nell'ambito del progetto "avanzato trattamento superficiale per dispositivi medici impiantabili" finanziato dal fondo per l'innovazione Danimarca. L'autore riconosciamo con gratitudine il sostegno europeo innovativo formazione rete MICROMAN "Processo Fingerprint per zero difetti Net-shape MICROMANufacturing", finanziato dal programma quadro Orizzonte 2020 per la ricerca e l'innovazione dell'Unione europea Unione.

1. Inserire la fabbricazione dall'additivo produzione (AM)
<ol><li>Progettare le cavità necessarie dal software di progettazione assistita da computer (Vedi Materiali supplementari per i file utilizzati in questo lavoro). Nota: Fabbricare gli inserti direttamente sullo stage edificio senza supporto per evitare di deformare gli inserti durante la polimerizzazione. La tolleranza è di 0,05 mm.</li>
	<li>Scegliere una resina per polimerizzazione della foto, in particolare quello che può sopportare la pressione e calore durante lo stampaggio ad iniezione. Nota: La resina che abbiamo scelto (Vedi Tabella materiali) ha una resistenza alla trazione di 56 MPa, allungamento alla rottura del 3,5%, una resistenza alla flessione di 115 MPa, un modulo flessionale di 3350 MPa e una temperatura di deviazione di calore di 140 ° C18.</li>
	<li>Mescolare la miscela di fotopolimero aggravata (proprietaria metacrilato di metile e acrilammide si fondono, con un iniziatore di TiO2 basata foto) accuratamente per un minimo di 30 minuti eseguendo il contenitore del materiale su un rullo di bagnato-laboratorio bottiglia, agitatore di pallone o dispositivo di miscelazione simile.</li>
	<li>Preparare la macchina di polimerizzazione foto (voxel-dimensione di 16 µm):<ol>
<li>Per le macchine di AM ascendente, controllare che il rivestimento di IVA sia integro e puliti accuratamente.</li>
		<li>Per le macchine top-down, ispezionare il sistema pulente per eventuali difetti.</li>
		<li>Controllare la fase di compilazione e regolare la piastra di compilazione utilizzando una lamina di calibro 100 µm a compensare correttamente la piastra di compilazione per l'IVA.</li>
		<li>Pre-accendere la fonte di luce della macchina utensile se possibile raggiungere temperatura allo stato stazionario prima di passare. Questa temperatura dovrebbe essere di 65 ° C nel motore leggero e 30 ° C all'interno della vasca.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Importare la geometria per il software di preparazione del lavoro. Seguire le linee guida dalla macchina Produttore19.<ol>
<li>Assegnazione dei parametri di macchina appropriata per abbinare il fotopolimero selezionato (luce intensità e spessore per la macchina utilizzata).</li>
		<li>Eseguire la generazione alla massima risoluzione verticale della macchina (25 µm in questa ricerca).</li>
	</ol>
</li>
	<li>Pulire gli inserti stampati.<ol>
<li>Risciacquo in isopropanolo esposto alla vasca ad ultrasuoni per 3 min. Risciacquare accuratamente tre volte e garantire che nessun residuo di fotopolimero è lasciato sulla superficie degli inserti stampati.</li>
		<li>Lasciare il solvente evapori completamente a temperatura ambiente e impostare gli inserti in un essiccatore ad asciugare durante la notte a temperatura ambiente.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Post curare gli inserti secchi usando UV luce lampeggia due volte, ogni volta che entro il 2000 lampeggia con una frequenza di 10 lampi al secondo (Vedi Tabella materiali).</li>
</ol>2. ad iniezione (IM)
<ol><li>Installare il modulo micro iniezione su una macchina di stampaggio convenzionale (Vedi Tabella materiali). Nota: Nel nostro caso, il modulo di iniezione aveva una vite montata ad un angolo di 45°, diametro della vite era 8 mm, e la forza di serraggio era 100 kN.</li>
	<li>Montare gli inserti sulle piastre di stampo.</li>
</ol><img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig1.jpg"> Figura 1: macchina ad iniezione con stampi. (a) il lato di iniezione è assemblato con le piastre. L'inserto è evidenziato da un cerchio rosso. (b) il lato mobile è assemblato con le piastre con pin di espulsione. L'inserto è evidenziato da un cerchio rosso. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57335/57335fig1large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<ol start="3"><li>Per tener conto delle variazioni durante il processo di stampa, apportare manualmente eventuali lievi modifiche agli inserti necessari al fine di adattare la muffa.</li>
	<li>Avvitare le piastre di stampo sulla macchina.</li>
	<li>Granuli di PE nella tramoggia di carico.</li>
	<li>Impostare il parametro macchina Tstampo a 60 ° C, Tbarile a 175 ° C e Viniezione a 65 mm/s. consentire tempo sufficiente raffreddamento per la parte ad essere Estarre.</li>
	<li>Riscaldare la vite a 31 ° C, 155 ° C, 165 ° C, 170 ° C e 175 ° C dal 1 ° alla 5 ° sessione. Quando la temperatura di fusione è di 175 ° C, inizia lo stampaggio ad iniezione precisa. Una volta che la cavità è riempita, mantenere la pressione di imballaggio di 300 bar per 5 secondi per compensare per contrazione di PE.</li>
	<li>Aprite lo stampo e consentire il pin di espulsione spingere la parte PE fuori dal lato mobile dell'inserto. Se la parte di PE è fissata sull'inserto, prendere parte a mano.</li>
	<li>Arrestare la macchina a 100 cicli di stampaggio ad iniezione (un ciclo è definito da quando lo stampo è chiuso fino a quando la parte viene espulso).</li>
</ol>3. qualità valutazione
<ol><li>Misurare il diametro e la profondità dei fori sugli inserti prima di stampaggio ad iniezione di un microscopio digitale20 di scansione laser. Misura su entrambi gli inserti; in ogni inserto, misurare quattro fori su due aree con distanza diversa al cancello "vicino al cancello" e "lontano dalla porta".</li>
</ol><img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig2.jpg"> Figura 2: misurato aree evidenziate sull'immagine degli inserti CAD. (a) l'inserto laterale mobile corrispondono al fondoschiena della replica; (b) il lato di iniezione corrisponde al lato superiore della replica. Il cancello di iniezione individua al centro. Nella ricerca vengono confrontati due aree con distanza di differenza al cancello, "lontano dalla porta" e "vicino al cancello". (Questa figura è stata modificata da Zhang et al 201722) <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57335/57335fig2large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<ol start="2"><li>Misura diametro e l'altezza dei pilastri sui denti cingolati ottenuti da stampaggio ad iniezione. Nota: Raggruppare le parti PE ottenute in lotti di 10 pezzi; cioè, 1-10 è il 1 ° lotto, 11-20 è il 2 ° lotto; fino a quando l'ultimo pezzo. Utilizzare un campione casuale in ogni batch e fare le misurazioni sulla parte superiore e lati posteriori; su ogni lato, misura quattro pilastri su due aree con distanza diversa al cancello ("vicino al cancello" e "lontano dalla porta").</li>
	<li>Analizzare i dati con l'assistenza di elaborazione software21 al fine di ottenere le dimensioni dell'immagine.</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>

Gli autori non hanno nulla a rivelare.

Questo metodo è adatto per la produzione di inserti per le parti di polimero con forme complesse. Essa sostituisce la cavità di stampo in acciaio strumento in macchina con un set di inserti di morbido strumento fatto da polimeri di stampaggio ad iniezione. il tempo di lavorazione e il costo è ridotto rispetto alla tradizionale lavorazione dei metalli; di conseguenza, il ciclo di produzione è ridotto. Questa catena di processo è adatta per prodotti in produzione scala intermedia (da 1000-10.000 cicli di iniezione stampaggio o simili), ma alta variazione nel design. Inoltre, per inserti stampati in 3D, piastre di stampo speciale non sono necessari. Piastre di stampaggio ad iniezione standard commerciali sono stati acquistati e lavorati per adattare gli inserti.
La tecnologia attuale stato, soft tooling non riesce da un meccanismo distinto17. Il meccanismo di rottura è stato identificato per essere collegati alla temperatura di deviazione di calore dell'inserto utensili morbido e la decomposizione è stata identificata per essere dovuto degassamento. Pertanto, il punto più critico è quello di scegliere la giusta resina per gli inserti prodotto da produzione additiva. La proprietà termica e meccanica determina la durata degli inserti, cioè, quanti cicli può resistere durante lo stampaggio ad iniezione. Determina inoltre la gamma di polimero stampato; la temperatura dello stampo il polimero stampato non dovrebbe essere superiore alla temperatura di deflessione di inserire il materiale.
Il secondo passaggio critico nel protocollo è il disegno dell'inserto. Devono essere seguite le regole generali di progettazione di stampi e parti meccanicamente deboli dovrebbero essere evitati su un inserto in polimero stampato 3D; in caso contrario, la vita dell'utensile sarà interessata a causa di guasti come crepe.
La qualità della superficie dei pezzi stampati ad iniezione ottenuti è limitata dal processo di produzione additiva applicata. Post-elaborazione come incisione chimica è una possibile soluzione per migliorare la qualità della superficie. Precisione delle caratteristiche superficiali è un altro problema a causa del processo di produzione additiva.
Questo metodo crea la possibilità per la creazione di micro caratteristiche sulla superficie reale libera su un nuove richieste di riunione della piattaforma di produzione industriale. Pertanto, questo metodo ha il potenziale per essere applicato e studiati per applicazioni in connessione con dispositivi medici di nuova generazione che richiedono caratteristiche micro su forme complesse, per esempio nell'ambito di dispositivi medici o impiantare dispositivi14 . Questo metodo faciliterà la creazione di valore attraverso le spese significativamente ridotte per produzioni di serie di volume medio-piccole e influenzare positivamente la scala cronologica per la produzione del divario tra 1-10 singoli dispositivi e vera e propria produzione di massa. Si aprirà nuovi prodotti di alto valore e soluzioni di design.

Il metodo proposto mira a superficie complessa con le peculiarità di un processo di soft-tooling, cioè, utilizzare produzione additiva polimero per produrre inserti per stampaggio ad iniezione di polimeri di fabbricazione. In altre parole, parti di plastica con superfici funzionali sono stampati da inserti in polimero ad iniezione.
Funzionalità di superficie può essere realizzata da micro caratteristiche; per esempio, Doan et al. 1 e Luchetta et al. 2 dimostrare superfici funzionali nel campo della biologia cellulare e Hu et al. 3 Mostra un esempio di elementi ottici, ecc. Un tipo di feature di superficie, micro pilastri, è stato studiato intensivamente per promuovere la proliferazione delle cellule. Essi sono in grado di migliorare l'aderenza tra i tessuti proliferati e la superficie se i micro pilastri sono modellati in determinati modi4,5.
Le repliche di polimero di micro caratteristiche sono state studiate intensivamente, e modanatura preciso può essere realizzato da molti processi6. Per esempio, Metwally et al ha ha segnalato ad alta fedeltà tra le parti modellate e stampo per la replica di sub-micro e micro caratteristiche su superfici piane7.
Ci sono molti protocolli per produzione micro pilastri o funzionalità; Tuttavia, la maggior parte di loro può essere applicata solo su superfici piane o superfici con curvatura costante. Per esempio, Nian et al. 8 hanno mostrato che micro caratteristiche potrebbero essere raggiunto mediante goffratura a caldo su una superficie curva. Tali protocolli non sono adatti per forme complesse con superfici tridimensionali, che sono richieste dalla maggior parte dei dispositivi reali. A quanto pare, la realizzazione di tre cavità tridimensionale con micro caratteristiche sulla superficie le sfide attuali protocolli; nel frattempo, espulsione delle parti potrebbe non riuscire per pilastri di alto allungamento su una superficie complessa se sono non perpendicolari alla direzione di compressione. Bissacco et al. 9 utilizzati inserti stampo 3D e ottenuti Sub-micro caratteristiche di stampaggio; nel loro studio, caratteristiche specifiche Sub-micro con un basso rapporto di aspetto sono stati generati da un processo di anodizzazione di alluminio e replicati correttamente dal polimero su un componente complesso.
I ricercatori hanno tentato di coinvolgere la produzione additiva nelle catene di processo per la replica di polimero al fine di ottenere la struttura superficiale progettata. Lantada et al ha descritto una catena di processo che inizia da prototipi di AM e quindi si avvale di tecniche di rivestimento per l'ottenimento di inserti metallici stampo per iniezione10. Parti di plastica prodotti da AM hanno dimostrati di essere direttamente applicabile come stampo inserti11,12, che è il processo di lavorazione morbida presentato in questo protocollo.
Nel nostro lavoro precedente, abbiamo dimostrato che Ø4 µm PEEK pilastri (2 µm alta) erano con successo demolded su una parete verticale di13di stampaggio ad iniezione. In questo protocollo, il prodotto oggetto dell'inchiesta è un anello con quattro denti, ognuna caratterizzata da aventi un angolo di 60°. Questo prodotto è stato studiato da Zhang et al. 14, dove sono state introdotte caratteristiche micro implementando piastre del nichel di pre-fabbricate, e micro pilastri (Ø4 µm) con aspect ratio di 0,5 sono stati ottenuti mediante stampaggio ad iniezione di gomma del silicone sui denti.
Nel metodo presentato, micro caratteristiche sono ottenibili su superfici complesse, create da una catena di processo utensili morbido. Cavità di stampo in acciaio vengono sostituiti da una serie degli inserimenti eseguiti da IVA AM basate su foto-polimerizzazione. Rispetto al metallo AM, fotopolimero basato AM tecnologia è in grado di raggiungere la più alta precisione15. Inoltre, il tempo di lavorazione e il costo si riduce notevolmente rispetto agli utensili convenzionali processi basati sulla lavorazione CNC. Secondo un recente studio caso16, utilizzando soft-tooling per la termoformatura, il costo è ridotto dal 91%, mentre il tempo consumato è ridotto dal 93%. Questo protocollo è adatto per prodotti che richiedono un design di alta flessibilità e volume di produzione intermedi. È stato dimostrato che inserti realizzati in fibra di carbonio rinforzata fotopolimeri possono resistere fino a 2500 cicli per polietilene prima di stampo evidente deterioramento17ad iniezione. La scelta del materiale stampato ad iniezione è limitata dalle proprietà termiche del fotopolimero selezionata per inserti. Polimeri con alte temperature di fusione non possono essere applicate in una cavità di fotopolimero. In questo studio, polietilene (PE) è stato scelto per condurre test di stampaggio ad iniezione.

<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

Lo scopo di questa carta è di presente il metodo di una catena di processo utensili morbido che impiegano additivo Manufacturing (AM) per la fabbricazione di iniezione stampaggio inserti con micro caratteristiche superficiali. Gli inserti Soft Tooling sono forniti da Digital Light Processing (IVA foto polimerizzazione) utilizzando un fotopolimero in grado di resistere temperaturea relativamente alta. La parte prodotta qui ha quattro denti con un angolo di 60°. Micro pilastri (Ø200 µm, proporzioni 1) sono disposti sulle superfici di due righe. Stampaggio ad iniezione di polietilene (PE) con gli inserti utensili morbido è usato per fabbricare le parti finali. Questo metodo dimostra che è possibile ottenere componenti stampati a iniezione con microstrutture su geometrie complesse da inserti fabbricati additivi. Il tempo di lavorazione e il costo si riduce notevolmente rispetto agli utensili convenzionali processi basati su computer lavorazioni a controllo numerico (CNC). Le dimensioni delle caratteristiche micro sono influenzate dal processo di produzione additiva applicata. La durata degli inserti determina che questo processo è più adatto per produzione pilota. La precisione della produzione inserti è limitata dal processo di produzione additiva pure.

La figura 3 Mostra gli inserti realizzati da AM e le parti PE prodotte mediante stampaggio ad iniezione. Due file di fori circolari erano verticali sulla superficie sui denti (Figura 3 (b)). La dimensione nominale dei fori sugli inserti è Ø200 µm e 200 µm in profondità, con una distanza da centro a centro 400 µm. Le strutture di livello a causa del processo di AM sono chiaramente visibili. In basso a sinistra la linea c'è un segno visibile di pieghevole, che involontariamente ha avvenuto durante la preparazione per SEM
Il processo di compressione è illustrato nella Figura 4. Pilastri non sono parallele alla direzione di compressione. Nessun pilastro rottura è stata osservata in tutti i campioni studiati (Figura 5). In questo senso, la sformatura riusciva. È già visibile che i pilastri sulla posizione di lontano-da-the-gate sono considerevolmente inferiori sul lato superiore causa la caduta di pressione. Per quanto riguarda il diametro, la differenza da posizioni non sono importanti per quanto riguarda l'altezza.
Figura 6 e Figura 7 illustrano come la replica propagati lungo i 100 cicli di stampaggio ad iniezione. Il grado di replica è definito dal rapporto tra la dimensione dei pilastri e la dimensione degli inserti. Lungo i 100 cicli, processo stabile è stato realizzato in ogni posizione relative alla replica sia verticale che laterale. La dimensione dei fori sugli inserti erano immutati dopo lo stampaggio ad iniezione, che ha confermato questa conclusione. L'altezza dei pilastri posizionati lontano dalla porta erano inferiori a quelli collocati vicino al cancello, perché polimero flusso aumenta la viscosità quando aumenta la lunghezza del flusso.
I parametri di stampaggio ad iniezione sono state varie all'interno della gamma consentita dal foglio dati materiale. Nella finestra del processo esplorato, la maggior parte delle piste ha raggiunge più di 80 cicli, confermando che la durata del tagliente dell'AM inserisce non è stata influenzata nella finestra del processo esplorato. Tuttavia, l'aragosta si è verificato per gli inserti per il lato di iniezione in alcuni test quando la pressione di iniezione è stata elevata. Ciò è dovuto la parte centrale dell'inserto essendo molto più sottile.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig3.jpg"> Figura 3: inserti e repliche. (a) inserti prodotte dal processo di produzione di additivi formano cavità dello stampo; viene visualizzata la finestra di una replica di polietilene (PE), prodotta da stampaggio ad iniezione. Marcature del righello di riferimento sono millimetri; numeri da segnare centimetri. (b) microscopio elettronico a scansione (SEM) immagine mostra la superficie dell'inserto; (c) immagine di SEM Mostra la superficie delle parti PE fatto da stampaggio ad iniezione. ((a) e (b) sono state modificate da Zhang et al 201722) <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57335/57335fig3large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig4.jpg"> Figura 4: successo sformatura. La sformatura riusciva anche se pilastri non sono parallele alla direzione di compressione. (a) stampi chiudere e aprire (b) stampi per sformatura. (Questa figura è stata modificata da Zhang et al 201722) <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57335/57335fig4large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig5.jpg"> Figura 5: immagine di SEM della vista laterale di una casuale tine. Le posizioni di quattro indagate sono etichettate sull'immagine. (Questa figura è stata modificata da Zhang et al 201722) <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57335/57335fig5large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig6.jpg"> Figura 6: pilastro grado replica altezza. Il grado di replica dell'altezza del pilastro è definito dall'altezza della colonna/profondità del foro. Il valore medio del grado replica alle quattro posizioni è stato visualizzato in ogni batch. Un campione a caso selezionato è stato misurato in ogni batch. Le quattro posizioni sono "Back-lontano" per la posizione lontano dalla porta sul lato posteriore, "Back-vicino" per la posizione vicino al cancello sul lato posteriore, "Top-lontano" per la posizione lontano dalla porta a fesa, e "Top-vicino" per la posizione vicino al cancello sul lato superiore. (Questa figura è stata modificata da Zhang et al 2017 22) <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57335/57335fig6large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57335/57335fig7.jpg"> Figura 7: pilastro grado replica diametro. Il grado di replica del diametro pilastri è definito dal diametro del pilastro/diametro del foro. Il valore medio del grado replica alle quattro posizioni è stato visualizzato in ogni batch. Un campione a caso selezionato è stato misurato in ogni batch. Le quattro posizioni sono "Back-lontano" per la posizione lontano dalla porta sul lato posteriore, "Back-vicino" per la posizione vicino al cancello sul lato posteriore, "Top-lontano" per la posizione lontano dalla porta a fesa, e "Top-vicino" per la posizione vicino al cancello sul lato superiore. (Questa figura è stata modificata da Zhang et al 2017 22). <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57335/57335fig7large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>

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

Una catena di processo utensili morbido per lo stampaggio di un componente 3D con Micro pilastri

Un protocollo per la realizzazione di inserti per geometrie complesse con micro caratteristiche su superfici impiegando additivo Manufacturing (AM) ad iniezione è presentato.

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. Un protocollo per la realizzazione di inserti per geometrie complesse con micro caratteristiche su superfici impiegando additivo Manufacturing (AM) ad iniezione è presentato.

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.

Molding Fabrication, densificazione e Replica di microstrutture 3D Nanotubi di carbonio

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

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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.

Micro 3D Stampa con un proiettore digitale e la sua applicazione nello studio della meccanica dei materiali morbidi

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.

Processo di creazione di microstrutture tridimensionali mediante vaporizzazione di un componente sacrificale

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.

Micro-muratura per 3D Additivo 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 ...

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.

Tomografia a dispersione di energia dei raggi X per il 3D Elemental mappatura delle nanoparticelle individuali

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.

Fabbricazione Processo di base di silicone elastomero dielettrici Attuatori

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.

Dispositivo adsorbimento Sulla base di un Langatate cristallo Microbilancia per ALTA TEMPERATURA ALTA PRESSIONE adsorbimento di gas a 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 ...

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.

Le sfide in reologico Caratterizzazione di sospensioni altamente concentrato - un caso di studio per la serigrafia paste d&#39;argento

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.

Predizione catalizzatore estruso rottura basato sul modulo di rottura

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.

Combinazione di microfluidica e Microrheology per determinare le proprietà reologiche dei materiali molli durante le transizioni di fase ripetute

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