實時流變系統在生物3D列印中的應用

據《3D列印商情》了解，在一篇題為《生物聚合物3D列印過程的實時流變測量》的論文中，一組研究人員開發了一種測量生物3D列印溶液流變特性的方法。流變學是對物質流動的研究，3D列印材料的流動速度對最終物體，特別是在生物列印過程中，具有極其重要的意義。測量流變特性的典型方法是在分配材料之前使用流變儀。

「然而，生物聚合物的流變特性取決於時間，」研究人員說，「因此，在某些加工條件下，可能會使用不準確的參數。它還影響流速的精確控制，特別是在具有快速凝膠化的生物聚合物的情況下。」

在該論文中，研究人員提到了一個在分配過程中而不是在分配之前實時測量流變性能的系統。該系統是用於設置測量的用戶界面和視覺測量系統的組合。應用圖像處理方法來測量分配流體的體積。

研究人員解釋說：「將從壓力感測器獲得的注射器中的壓力數據，與測量的體積流速結合起來，構建一條隨時間變化的與壓力有關的流體流量曲線。然後通過數值分析程序，確定流體材料的流變特性。數值分析結果給出了流體隨時間變化的冪律指數(N).該指數可用作分配過程的流量控制參數。」

在實驗中，研究人員分別使用聚合物和生物聚合物：PVA溶液和與殼聚糖混合的PVA溶液。測量裝置包括流體分配系統、注射器壓力測量系統、壓縮空氣壓力調節系統和視覺測量系統。

在50分鐘內，溶液的流變特性在混合後逐漸演變，在分配過程中被放入注射器中。研究人員發現，注射器壓力的增加會增加液滴的體積。

研究人員說：「對於不同的時間戳和記錄的施加壓力，我們每10分鐘就用實測的流量來構建一次與壓力相關的流體流量曲線--在PVA的情況下(60分鐘內)進行6次實驗。根據壓力相關的流體流量曲線，PVA和PVA/CS的流體流動對時間變化都有顯著的敏感性。根據這些結果，很明顯，在流體分配過程中，迫切需要實時流變特性測量系統來識別特定時間內的流體流動行為。」

確定了流體隨時間變化的冪律指數N，其值根據流體的流變性質而顯著改變。

研究人員總結道：「它們與分配流體的實際行為相當，當它們混合併從注射器中注射後，它們會變得更粘稠(增加n)。」由此產生的N可以在未來的研究中用於實現流體的自動控制。」

這項研究非常令人興奮，因為它可以在未來用以大大提高3D列印部件的質量。該系統可以讓你更準確地了解正在沉積的物體、在實時注射器壓力，以及未來可調整的其他變數，以獲得更準確的沉積。

該論文的作者包括Anchyza Yokpradit，Teerawat Tongloy，Supranee Kaewpirom和Siridech Boonsang。

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