In ” Microfluidica come piattaforma per l’analisi dei problemi di stampa 3D “, gli autori Rui Mendes, Paola Fanzio, Laura Campo-Deaño e Francisco J. Galindo-Rosales esplorano nuovi modi per affrontare i problemi in corso con il flusso di fluidi nella stampa 3D FFF.
Per questo studio, gli autori hanno deciso di creare diversi tipi di condizioni di stampa in microfluidica, definite come
Il numero di Deborah
Il numero di Reynolds
Il numero di elasticità
L’ugello microfluidico è stato creato in 2D con software CAD e sono stati mostrati fino a quattro diversi rapporti di scala:
1: 1
1: 2
1: 4
1: 8
Curve di viscosità per soluzioni PAA.
Ogni microcanale possedeva il proprio ingresso e le proprie uscite, con una contrazione tra fungere da sezione trasversale dell’ugello. Gli autori hanno utilizzato la fotolitografia per creare il master per il cast moling e la luce UV per trasferire “la geometria dei canali” da un fotomaschera a un substrato fotosensibile. Hanno notato che l’assottigliamento del taglio era più evidente quando la concentrazione di polimeri era maggiore. Per lo studio, sono stati creati tre campioni.
Dopo aver analizzato i quattro ugelli microfluidici, hanno notato tre diversi schemi di flusso:
“… in corrispondenza di [Errore di elaborazione matematica] e [Errore di elaborazione matematica] , è stato possibile osservare un profilo laminare, molto simile a un flusso di fluido newtoniano a basso [Errore di elaborazione matematica] , in cui il fluido è rimasto attaccato alle pareti di il microcanale senza alcun disturbo; all’aumentare degli effetti elastici, era visibile una seconda zona, in cui il flusso si staccava dalle pareti a monte della contrazione e si trovavano le tipiche condizioni di stampa; e, infine, se [Errore di elaborazione matematica] e [Errore di elaborazione matematica] fossero ulteriormente aumentati, i grandi vortici promuovevano un percorso di flusso centrale preferenziale “, hanno affermato i ricercatori.
È stato possibile vedere le formazioni dei vortici “a monte” della contrazione, con il team di ricerca che ha notato che gli sforzi elastici dei fluidi analogici hanno portato a una velocità inferiore rispetto a quella estrusa.
“Alla fine, potrebbero persino portare a una formazione di pezzi solidi, promuovendo l’intasamento. Inoltre, il vortice crea una zona di materiale sottoestruso, che può accumularsi vicino alle pareti fino al punto in cui fuoriesce tra il filamento e il liquefier, dando luogo a un effetto di riflusso che porta a un guasto catastrofico in un processo di stampa 3D, “Ha concluso i ricercatori.
“Questo lavoro costituisce un primo approccio di microfluidica per chiarire la fisica dietro i principali problemi in un processo di stampa quando si utilizzano polimeri viscoelastici. Nei lavori futuri, dovrebbe essere studiata una gamma più ampia di fluidi analogici, non solo per completare ulteriormente la mappa del modello di flusso, ma anche per replicare le condizioni esatte della stampante e per scoprire [Errore di elaborazione matematica] e [Errore di elaborazione matematica] valori che potenziano un flusso laminare. “
