Ystruder: il nuovo sistema a siringa offre un’estrusione multifunzionale open source ricca di funzionalità
Nel recente pubblicato ” Ystruder: estrusore multifunzione open source con funzionalità di rilevamento e monitoraggio “, Ville Klar, Joshua M. Pearce, Pyry Kärki e Petri Kuosmanen esplorano l’uso di pompe a siringa per progetti che richiedono l’estrusione di materiali a una velocità specifica. L’uso di siringhe continua a crescere nei laboratori grazie all’accessibilità e alla convenienza open source, oltre a offrire un ulteriore potenziale di innovazione. In questo studio, hanno sviluppato un nuovo design della pompa chiamato Ystruder.
Poiché vi sono preoccupazioni di bilancio in molti progetti di ricerca, la riduzione dei costi è indispensabile per molti progetti che richiedono attrezzature ad alte prestazioni, soprattutto nelle aree in via di sviluppo. Numerose pompe a siringa per hardware open source (OSHW) sono state create negli ultimi dieci anni attraverso la progettazione 3D e la stampa 3D FDM.
Oggi vengono prodotte ancora più siringhe “ricche di funzionalità” e, per questo studio, Ystruder è stato creato come ulteriore perfezionamento dei progetti di pompaggio. Pensato anche per espandere il numero di applicazioni praticabili, Ystruder è allo stesso tempo compatto e leggero e ha un duplice uso come siringa o estrusore da montare su un supporto di base o sul telaio di una stampante 3D. I controlli possono anche essere integrati in altri dispositivi come i bracci robotici. Altre parti meccaniche possono essere stampate in 3D, con schede a circuito stampato (PCB) open source fabbricate facilmente e in modo economico.
Mentre la siringa predefinita per Ystruder è uno standard da 10 mL, possono essere utilizzati molti altri formati e tipi e possono essere facilmente collegati e rimossi. È possibile fabbricare diversi supporti e allegati ed è disponibile anche un software open source basato su Python.
“L’uso di siringhe luer-lock consente di testare efficacemente varie dimensioni dell’orifizio”, hanno affermato gli autori. “Contrariamente alla maggior parte delle pompe a siringa convenzionali, Ystruder offre funzionalità di rilevamento del carico. La misurazione del carico del pistone consente di caratterizzare l’estrudibilità di vari liquidi direttamente durante l’estrusione o la stampa 3D. Pertanto, gli utenti possono valutare e identificare i parametri di estrusione adeguati in modo più efficiente. “
Gli autori includono:
Informazioni sui file di progettazione
Distinta materiali
Strumenti richiesti e istruzioni per la costruzione
Assemblaggio passo-passo
Per la convalida nella stampa 3D, i ricercatori hanno collegato Ystruder a un telaio di una macchina CNC, testando i parametri e la stampa, lasciando loro notare che la pompa a siringa “funziona bene”, oltre a funzionare come un estrusore di pasta.
“Ystruder ha il potenziale per essere utilizzato in applicazioni impegnative come la bioprinting 3D. Sebbene la progettazione sia già sufficiente per un’ampia gamma di attività di estrusione, esistono moduli hardware e software che richiedono ulteriore sviluppo. Distinguiamo quattro aree chiave di miglioramento, quantificazione degli errori, sviluppo del controllo, miglioramento dell’interfaccia ed estensione della modularizzazione “, concludono i ricercatori.
“Il design può già essere facilmente modificato, ad esempio, sostituendo il motore passo-passo con una versione a passo più fine o passando a un driver del motore passo-passo a capacità maggiore. Le informazioni sul dimensionamento fornite nelle informazioni supplementari intendono adeguare il progetto ai diversi requisiti di estrusione. “
Errori di spostamento, volume estruso, portata e velocità, errore standard della media mostrato in nero. 10.Spostamento, volume estruso e forza del pistone dello Ystruder utilizzando diverse viscosità cinematiche (cSt), portate (mL / min) e diametro della siringa (mm). a) 1000 cSt, 1 mL / min, 1,8 mm b) 1000 cSt, 1 mL / min, 0,5 mm, c) 10000 cSt, 0,2 mL / min, 0,5 mm, d) 1000 cSt, 0,2 mL / min, 0,5 mm .16V. Klar et al./HardwareX 6 (2019) e00080 
a) L’estrusore della pompa a siringa Ystruder, b) Ystruder montato su una stampante 3D stile Prusa I3 mediante tubo, e c) Ystruder montato su un attacco mandrino diametro 43 mm. Stampe 3D, modello CAD originale nella parte superiore e struttura stampata nella parte inferiore a) Maglia Suzanne di Blender, pasta acrilica b) Struttura a nido d’ape, silicone resistente al calore c) La lettera A, materiale ceramico. 