虽然通过对海藻酸钠水凝胶在冷却平面的打印工艺研究,基本上能够控制凝胶3D结构的形状和尺寸精度。但是软材料的气动式基础成型工艺还是有一些限制,如打印高度受限、打印尺度受限、打印复杂结构需要生成支撑等。在海藻酸钠水凝胶的可打印性研究基础上,改进打印成型方法,提出了在软塑性材料内部打印的新方法。该方法的优点是可以打印任何形状的3D立体结构,而且打印精度更高。
将明胶溶液冷却固化后,打碎成微颗粒状之后,就具有了宾汉流体的特点。宾双流体是指在低应力下,材料表现为刚性,但在高应力下,材料会像粘性流体一样流动,且其流动性为线性。宾汉流体是一种非牛顿流体,通常是一种粘塑性材料。凝胶被挤出在这种材料中,不会轻易改变位置和形状,所以凝胶在支撑内部能够维持任何形状。而且凝胶每层结构都能够独立地稳定成型,不需要考虑凝胶成型在垂直平面上的区别,所以在明胶支撑中的凝胶结构具有更高的精度。
基于明胶支撑的凝胶打印平台与基于冷却平台成型的凝胶打印平台相比,不同的是去掉了沉积平台的制冷功能,增加了有利于凝胶成型的明胶支撑;去掉了减少喷头堵塞的短喷头,增加了方便凝胶在支撑中挤出成型的长喷头。
打印工艺步骤:先将明胶支撑制备好,放入一个大的器皿内,置于打印平台上。然后将配置好的生物材料装入注射器内,注射器保温至37°C。软件根据电脑中的3D模型切片生成路径,来控制头的运动,从而将材料层层堆积形成3D立体结构。最后将5%的氯化溶液倒入装有打印物的器皿中,等待明胶支撑消失后就得到海藻酸钠3D结构。
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