基于支撑材料的直写成型中拐角精度
应用物理
2020-04-02 v1 软凝聚态物质
摘要
能够控制嵌入颗粒位置与取向的 3D 打印方法在细胞图案化与复合支架方面具有广阔应用前景。基于挤出的增材制造技术（如熔融沉积建模与直写成型）在拐角处会出现颗粒图案缺陷，可能妨碍拐角处细胞存活并产生非预期的性能梯度。此处，我们提出预测中等黏度墨水在拐角处沉积线行为的模型，此类墨水同时受毛细作用与黏性耗散影响。利用声泳直写成型与基于 Carbopol 的支撑凝胶，我们以含窄分布微颗粒（位于丝材中心）的牙科树脂基复合墨水书写多边形。拐角内外表面的拉普拉斯压差驱动拐角平滑，即拐角内半径增大。双重沉积（或在同一区域打印两次）驱动拐角膨胀，即多余墨水被排向拐角外缘。拐角处的快速转向产生振铃，即平台振动表现为打印路径中的振荡。膨胀与振铃效应在沉积后即刻显现于拐角颗粒分布中，而平滑效应在打印结构松弛后显现。当喷嘴返回书写相邻线时，其施加的剪切应力通过消除松弛期间出现的缺陷，减轻了拐角处微观结构的不一致性。使用支撑浴而非逐层支撑可抑制微观结构拐角缺陷。
引用
@article{arxiv.2003.05046,
title = {Corner accuracy in direct ink writing with support material},
author = {Leanne Friedrich and Matthew Begley},
journal= {arXiv preprint arXiv:2003.05046},
year = {2020}
}