Ricercatori polacchi modificano la stampante 3D RepRap per l’uso con le miscele PLLA e PLLATMC
I ricercatori Jakub Marchewka e Jadwiga Laska dell’Università della Scienza e della Tecnologia AGH in Polonia stanno lavorando per elaborare nuove miscele di materiali per la stampa 3D FDM nell’ingegneria dei tessuti, delineando i loro risultati nella recente elaborazione ” Elaborazione di poli-L-lattide e poli (L- lattato-co-trimetilene carbonato) si fonde con la fabbricazione di filamenti fusi e la fabbricazione di granulato fusi usando la stampante RepRap 3D . “
Come scienza dei materiali diventa un enorme oggetto di studio all’interno del mondo 3D di stampa e di produzione di additivi per una vasta gamma di applicazioni che vanno dalla automobilistica al settore aerospaziale per la costruzione e molto altro ancora, trovando i polimeri adatti in campo medico per la ricerca in settori come l’ingegneria dei tessuti continua a essere una sfida a causa delle difficoltà intrinseche nel sostenere le cellule.
In questo studio, Marchewka e Laska stanno esplorando polimeri biodegradabili come poli semicristallino (L-lattide) (PLLA) e poli amorfo (L-lattide-co-trimetilene carbonato) per l’elaborazione su un RepRapPro tricolore Mendel open source .
“La forma del filamento è stata desiderata a causa della sua semplice applicazione utilizzando la stampante 3D standard a basso costo”, hanno spiegato i ricercatori.
Sono stati creati quattro tipi di campione sotto forma di ponteggi porosi e cilindrici (15,15 mm di diametro e 1,20 mm di altezza) con porosità del 65%, 55%, 45% e 35% (35%, 45%, 55% e 65% di riempimento, rispettivamente). Il software Poronterface è stato utilizzato con la stampante RepRap poiché i ricercatori hanno fabbricato venti diverse esecuzioni di ciascun tipo di campione.
PLLA e PLLATMC sono entrambi adatti per l’elaborazione tramite stampa 3D FDM grazie a:
Diverse proprietà meccaniche che consentono la creazione di una “vasta gamma” di miscele
Qualità termoplastiche
Disponibilità commerciale di qualità medica
Utilizzando entrambe le miscele 80:20 PLLA: PLLATMC e 30:70 PLLA: PLLATMC (peso%), i ricercatori sono stati in grado di applicare i materiali per due tipi distinti di tessuti come ossa o cartilagine. Hanno notato che “le proprietà termiche erano simili per entrambe le miscele”.
Per produrre la miscela 80:20 PLLA: PLLATMC, ottenendo un “filamento di alta qualità”, i ricercatori hanno impiegato due fasi, con il granulato come intermedio. Hanno prodotto il filamento con un diametro di 1,71 ± 0,04 mm, sottolineando che lo standard generale per i materiali commerciali è 1,75 ± 0,05 mm.
Per la miscela 30:70 PLLA: PLLATMC, tuttavia, vi era difficoltà nella creazione del materiale desiderato a causa della mancanza della miscela di proprietà del materiale adeguate:
“Per 80:20 PLLA: miscela PLLATMC, la stampante è stata applicata in configurazione standard usando il materiale sotto forma di filamento. Tuttavia, per 30:70 PLLA: miscela PLLATMC, è stato necessario adattare il dispositivo e installare un modulo appropriato per elaborare il granulato. “
La stampante è stata personalizzata per l’uso con i materiali con l’installazione di un nuovo modulo. Le parti principali includono:
Motore passo-passo NEMA 17
Giunto dell’albero
Vite diametro 8 mm
Riscaldatore ceramico da 40 W.
100 k termistore
Blocco riscaldante in alluminio
Ugello da 4 mm
Isolamento
Due ventole di turbina di raffreddamento
La qualità della stampa è stata valutata in base a risoluzione, accuratezza, precisione e tolleranza.
“La caratterizzazione dettagliata dei campioni mostra che sia FFF che FGF potrebbero essere applicati per la preparazione di scaffold con alta qualità adeguata alla loro potenziale applicazione nell’ingegneria dei tessuti”, hanno concluso i ricercatori. “FFF rispetto a FGF offre la maggiore precisione e accuratezza del metodo, ma la procedura complessiva è più lunga.”
“In generale, FGF è un metodo più versatile che potrebbe essere applicato a vari polimeri termoplastici anche con gli additivi quando la fragilità del materiale rende difficile la preparazione del filamento. Tuttavia, per questo metodo, la qualità leggermente peggiore del prodotto dovrebbe essere presa in considerazione per quanto riguarda i requisiti specifici. “
