МЕТОД КАЛИБРОВКИ ЭКСТРУДЕРА ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ПРОЦЕССА 3D-ПЕЧАТИ ВЯЗКИМИ «ЧЕРНИЛАМИ» НА ОСНОВЕ БИОПОЛИМЕРОВ
Аннотация
Аддитивные технологии являются одним из перспективных подходов к формированию
изделий со сложной геометрией и заданными функциональными свойствами. Среди широкого
разнообразия технологий аддитивного производства процессы на основе экструзии вязких
«чернил» привлекают все большее внимание исследователей. В данной работе рассматриваются
процессы экструзии вязких «чернил» на основе биополимеров для реализации 3D-печати.
Продемонстрирована необходимость калибровки экструдера под конкретный вид используемых
«чернил» с целью обеспечения точности дозирования материалов при реализации 3D-печати.
Проведены экспериментальные исследования процессов экструзии материалов с различными
реологическими свойствами. Показаны возможности предложенного метода калибровки для
повышения качества процесса печати на примере вязких «чернил» на основе частичного сшитого
альгината натрия с вязкостью 1053 Па∙с.
Литература
Truby R.L, Lewis J.A. Printing soft matter in three dimensions. Nature. 2016. V. 540. P. 371-378. DOI: 10.1038/nature21003.
Wei P., Cipriani C., Hsieh C.M. Kamani K., Rogers S. Pentzer E. Go with the flow: Rheological requirements for di-rect ink write printability. Journal of Applied Physics. 2023. V. 134, N 10. DOI: 10.1016/j.addma.2023.103745.
Chung J.H.Y., Naficy S., Yue Z., Kapsa R., Quigley A., Moulton S.E, Wallace G.G. Bio-ink properties and printability for extrusion printing living cells. Biomaterials Science. Royal Society of Chemistry. 2013. V. 1, N 7. P. 763–773. DOI: 10. 1039/C3BM00012E.
Mazeeva A. Masaylo D., Konov G. Popovich A. Multi-Metal Additive Manufacturing by Extrusion-Based 3D Printing for Structural Applications: A Review. Metals MDPI. 2024. V. 14, N11. P.1296. DOI:10.3390/met14111296.
Hirsch M., Lucherini L., Zhao R., Saracho A.C. 3D printing of living structural biocomposites. Materials Today. 2023. V. 62. P. 21–32. DOI: 10.1016/j.mattod. 2023.02.001.
Hu X., Karnetzke J., Fassbender M., Drücker S., Bettermann S., Schroeter B., Pauer W., Moritz H.-U., Fiedler B., Luinstra G., Smirnova I. Smart reactors – Combining stimuli-responsive hydrogels and 3D printing. Chemical Engineering Journal. 2020. V. 387. P. 123413. DOI: 10.1016/j.cej.2019.123413,
Generalova A.N., Demina P.A. Akasov R.A., Khaydukov E.V. Photopolymerization in 3D printing of tissue-engineered constructs for regenerative medicine. Russ. Chem. Rev. 2023. V. 92, N 2. P.108320. DOI: 10.57634/ /RCR5068.
Ozbolat I.T., Hospodiuk M. Current advances and future perspectives in extrusion-based bioprinting. Biomaterials. 2016. N 76. P. 321–343. DOI: 10.1016/j.biomaterials. 2015.10.076.
Estelle K.T., Gozen B.A. Complex ink flow mechanisms in micro-direct-ink-writing and their implications on flow rate control. Additive Manufacturing. 2022. N 59. P. 103183. DOI: 10.1016/j.addma.2022.103183.10. Perera Y.S., Li J., Abeykoon C. Machine learning en-hanced grey box soft sensor for melt viscosity prediction in polymer extrusion processes. Scientific Reports. 2025. N109. P.104836. DOI: 10.1038/s41598-025-85619-6.
Lorenz J. Hildner M. van den Bogert W., Zhu B., Yee S., Fazeli N., Shih A.J. Modeling of the high-viscosity fluid transient flow for material deposition in direct ink writing. Additive Manufacturing. 2025. N109. P. 104836. DOI: 10.1016/j.addma.2025.104836.
Yongqiang T., Hassan A., Siadat A., Yang G. Analytical modeling of deposited filaments for high viscosity material-based piston-driven direct ink writing. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2022. N123. P 3387-3398. DOI: 10.1007/s00170-022-10511-w.
Estelle K.T., Gozen B.A. Complex ink flow mechanisms in micro-direct-ink-writing and their implications on flow rate control. Additive Manufacturing. 2022. Vol. 59. P. 103183. DOI: 10.1016/j.addma.2022.103183.
Abramov A.A., Okisheva M.K., Tsygankov P.Y., Menshutina N.V. Development of “Ink” for extrusion methods of 3D printing with viscous materials. Ros. Khim. Zh. 2023. V. 67. N 2. P. 74-82. DOI: 10.6060/RCJ. 2022672.9.
