La fabricación de líquido sólido en dos fases también se puede aplicar a la fabricación de materiales estructurales de microesfera en diversos campos de estudio, incluidos los sectores de electrónica, biofarmacéutica, energía y defensa. Este sistema no requiere cables ni conexión eléctrica y permite medir una amplia gama de aplicaciones relacionadas con la deformación de la microestructura. Antes de comenzar el procedimiento, construya una plataforma experimental que incluya una impresora 3D modificada, un indicador de medidor de tensión, un dispositivo de conducción, un marco de soporte, una barra de aluminio, una lente PDMS, un teléfono inteligente, pesas, un amplificador impreso y un medidor de tensión.
Establezca la altura de la capa de nylon en la impresora en 0,05 milímetros. Ajuste el diámetro del cabezal de impresión a 0,2 milímetros y establezca la temperatura de la boquilla en 220 grados Centígrados. Establezca la velocidad de impresión en 2000 milímetros por minuto.
Ajuste la orientación del cabezal de extrusión esférica para que la boquilla metálica se dirija a la plataforma de baja temperatura e imprima un contorno para garantizar una extrusión normal. A continuación, cuelgue el nylon en la columna. El extremo frontal debe entrar en el recipiente de la bobina de impresión para ser fundido por la boquilla de metal.
Para ensamblar el microscopio PDMS, utilice un agitador magnético para mezclar una relación de peso de 10 a una de las soluciones de precursores de PDMS para el agente de curado y desgasificar la mezcla durante 40 minutos. Una vez eliminadas todas las burbujas, vierta la mezcla en el recipiente PDMS del cabezal de extrusión esférica y gire el cabezal y la plataforma de extrusión esférica para que la boquilla de plástico se enfrente a la plataforma de alta temperatura. Ajuste el incremento de la boquilla de plástico a 50 microlitros y utilice la rotación de la boquilla y el motor paso a paso en el eje Z para colocar el extremo inferior del dispositivo de pipeta a 20 milímetros del molde.
A continuación, caliente la plataforma de alta temperatura y apriete el contenedor PDMS para imprimir la lente PDMS. Cuando la lente PDMS impresa se haya enfriado a temperatura ambiente, utilice pinzas de goma para extraerla de la impresora. Para realizar una medición de tensión de prueba de carga, utilice tuercas y pernos para fijar un extremo de una barra de aluminio de 380 por 51 por 3,8 milímetros 6063-T83 a la mesa de operaciones y dibuje una cruz en el centro y 160 milímetros desde el extremo libre del haz de voladizo.
Para eliminar la capa de óxido en la viga, pula la superficie con papel de lija fino en un ángulo de aproximadamente 45 grados desde la dirección de la rejilla de alambre del medidor de tensión. Utilice lana de algodón empapada en acetona para limpiar la superficie de la viga en voladizo lijada y la superficie de la pasta del medidor de tensión. A continuación, conecte el dispositivo de conducción y el indicador del medidor de tensión y encienda la alimentación.
A continuación, monte un medidor de tensión en la superficie central de la barra de aluminio en su extremo fijo y fije un peso estándar al extremo libre de la viga voladiza para controlar la entrada de fuerza concentrada. Registre una lectura de línea base utilizando un indicador de gal indicador de tensión convencional con un método de conexión de cuarto de puente antes de reemplazar el medidor de tensión por un amplificador de nylon. Conecte la lente PDMS a una cámara de smartphone con un sensor de ocho megapíxeles a una distancia de enfoque de 29 milímetros y ajuste la distancia focal de la cámara hasta obtener una imagen clara.
A continuación, utilice el microscopio PDMS para leer el desplazamiento del puntero. Para realizar un análisis de elementos finitos, importe el haz en voladizo y el mecanismo de amplificación en la biblioteca de materiales del software y simule sus posiciones de colocación. Analice las propiedades mecánicas del puntero del mecanismo de amplificación bajo la acción de una viga en voladizo y utilice elementos tetraédricos con un tamaño de elemento fino para generar mallas para su uso en modelos geométricos 3D.
A continuación, refinar las bisagras de flexión, especialmente la bisagra entre el puntero y los otros cuerpos, y aplicar una fuerza concentrada de un newton al centro del extremo libre de la viga en voladizo. A medida que aumenta la temperatura de la plataforma, el diámetro de la gota y el radio de curvatura disminuyen, y el ángulo de contacto aumenta. Aquí se muestra una comparación de la medición de desplazamiento experimental con las simulaciones FEA para nylon, mientras que este gráfico ilustra las discrepancias mínimas y máximas entre las pendientes para ABS.
En este experimento representativo, se determinaron las sensibilidades de medición para nylon y ABS. Controlar la temperatura de moldeo de la lente PDMS es difícil. Utilizamos un termómetro de radiación infrarroja sin contacto y una plataforma de alta temperatura para garantizar que los cambios de temperatura estén dentro de la tolerancia.
Este método de fabricación sólido-líquido también se puede aplicar a estudios en el campo de los biofarmacéuticos, particularmente para la preparación de estructuras de microesfera.
