عبدالواحد کمی

بررسی پارامترهای موثر بر کیفیت نهایی داربست‌های زیستی ساخته شده به روش چاپ مستقیم جوهر (لینک ایرانداک)

چکیده:

در این پژوهش، پارامترهای موثر بر فرآیند ساخت افزایشی به روش چاپ مستقیم جوهر به منظور بهبود کیفیت رشته‌های پرینت شده به صورت عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. تحقیقات انجام گرفته در این حوزه اغلب به صورت تجربی و در صورت مدلسازی برای فرآیند تحت دمای بالا یا پرینت جوهر با گرانروی پایین می‌باشد. جوهر کامپوزیتی با پایه پلیمر پلی‌وینیل‌الکل حاوی ذرات شیشه زیستی 5s45 و نانوذرات TCP-β به عنوان جوهر مورد آزمایش در این پایان‌نامه انتخاب شده است. جوهر مذکور با گرانروی بالا در حوزه‌ی ساخت داربست‌ بافت‌های استخوانی به کار می‌رود. دستگاه پرینتر مورد استفاده، بایوپرینتر ساخت شرکت آبتین طب فناور با سیستم اکسترود موتور پله‌ای و نرم‌افزار اسلایسر است. حل همزمان معادلات ناویر- استوکس، تنظیم سطح و معادلات توصیف رفتار غیرنیوتنی جوهر با ویسکوزیته بالا در طی مدت زمان پرینت، مدل مناسبی جهت پیش‌بینی کیفیت رشته‌ی پرینت گرفته شده‌ی نهایی را فراهم می‌کند. پس از صحه‌گذاری مدل و حصول اطمینان از کالیبراسیون نرم‌افزار کامسول با شرایط آزمایشگاهی، به منظور پیش‌بینی تاثیر پارامترهای دستگاه پرینتر به کار گرفته می‌شود. طبق نتایج حاصل، برای جوهر مذکور سرعت اکسترود و قطر سر سرنگ دو عامل اساسی در ایجاد دگرشکلی (اعوجاج) رشته‌ی پرینت شده می‌باشند. سرعت‌های اکسترود (5 تا 30 میلی‌متر بر ثانیه) برای سرسرنگ-های پرکاربرد نمودار پیش‌بینی وضعیت پرینت طراحی شده است . دو پارامتر بی بعد نمایانگر نسبت فاصله‌ی سرنگ تا سطح بستر به قطر سر سرنگ و نسبت سرعت اکسترود جوهر به سرعت خطی حرکت نازل تعریف شده است. برای فاصله های بیشتر از 1.5 برابر قطر سرسرنگ، درصورت بالا بودن (بیشتر از 1.5 برابر) سرعت اکسترود نسبت به سرعت حرکت خطی نازل، رشته‌ی پرینت شده دچار غیر یکنواختی می‌شود. کاهش نسبت سرعت ها بین 1تا 1.5 برابر باعث عدم چسبندگی رشته‌ی پرینت شده به بستر و یا ایجاد اعوجاج خواهد شد.