해킹 가능한 멀티

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 12294(2022) 이 기사 인용

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3차원(3D) 프린팅은 기술의 민주화를 위해 오픈 소스 플랫폼의 발전이 필요한 재료, 식품, 생명 과학 연구 및 개발을 위한 강력한 도구로 부상했습니다. 여기에서 우리는 Printer.HM이라는 별명을 가진 부드러운 소재를 위한 해킹 가능한 다기능 모듈형 압출 3D 프린터를 개발했습니다. 다중 프린트헤드 모듈은 이기종 구성 생성을 위한 로봇 팔을 기반으로 구축되며, 가열 및 UV 모듈과 같은 액세서리로 잉크 인쇄 가능성을 조정할 수 있습니다. Printer.HM과 관련된 소프트웨어는 컴퓨터 지원 설계 모델, 좌표, 방정식 및 그림을 포함한 기하학적 입력을 수용하여 독특한 특성의 인쇄물을 생성하도록 설계되었습니다. Printer.HM은 액체 분배, 비평면 인쇄, 메조 물체 선택 및 배치와 같은 다양한 작업을 추가로 수행할 수 있습니다. Printer.HM은 '믹스 앤 매치' 소프트웨어 및 하드웨어 설정을 통해 pH 반응 소프트 액추에이터, 식물 기반 기능성 하이드로겔 및 장기 거시 해부학 모델의 프린팅을 시연했습니다. 합리적인 가격과 개방형 디자인을 통합한 Printer.HM은 부드럽고 생물학적이며 지속 가능한 재료 아키텍처를 위한 3D 프린팅을 대중화할 계획입니다.

3D 프린팅의 출현은 다양한 연성 소재와 기능성 소재의 조합으로 임의로 구성된 물질을 신속하게 생성할 수 있는 잠재적인 자유를 제공하여 식품에서 조직 공학, 연성 전자 공학 및 로봇 공학에 이르기까지 다양한 연구 분야에 혁명을 일으켰습니다1,2,3,4,5 ,6. 부드러운 재료에 대한 다양한 3D 프린팅 방식 중에서 압출 기반 프린팅은 광범위한 재료 호환성, 낮은 재료 사용량, 낮은 폐기물 및 구성 특성을 공간적으로 제어하는 ​​능력으로 인해 가장 널리 사용되는 방식일 것입니다2,3,7,8,9 , 구성10, 광자 특성11, 캡슐화된 섬유의 방향12,13 및 강자성 특성14과 같은 것입니다. 그러나 압출 3D 프린팅의 지속적인 혁신을 위해서는 기존 상용 시스템과 관련된 비용 장벽과 제한된 적응성을 극복해야 합니다. 여러 오픈 소스 맞춤형 압출 3D 프린터가 보고되었지만15,16,17,18,19 인쇄 가능한 재료 및 아키텍처는 불완전한 보조 도구 및 인쇄 경로 옵션 세트로 인해 제한되었습니다(보충 표 I 및 보충 그림 1). 다기능 압출 프린팅을 대중화하기 위해 우리는 다중 프린트 헤드와 연성 소재를 위한 고도로 사용자 정의 가능한 압출 기반 3D 프린터의 개발을 보고합니다. 여기서 프린터 이름은 'Printer.HM'입니다. 여기서 HM은 Hackable and Multi-function을 의미합니다. Printer.HM은 기존 CAD(Computer-Aided Design)-G 코드 입력 외에도 좌표, 방정식, 그림 등 다양한 기하학 입력을 쉽게 수용할 수 있습니다. Printer.HM 버전을 구축하는 데 드는 총 비용은 설치된 유틸리티 수에 따라 £900 ~ £1900입니다(설치 시간은 2~4시간 소요, 부품 인쇄 시간 제외). Printer.HM은 다양한 액체 및 연성 재료(mPa·s에서 kPa·s까지)와 탁월한 인쇄 호환성을 제공합니다. 액체 분배, 다중 재료 인쇄, 가변 속도 인쇄, 비평면 인쇄 및 픽 앤 플레이스 적용을 포함한 수많은 작업을 수행할 수 있습니다. 'Printer.HM'의 모듈식 설계와 로봇 팔을 모션 제어로 사용함으로써 사용자는 개인의 실험 요구에 따라 쉽게 설정을 조립 및 재구성하고 기능을 확장할 수 있습니다. 전반적으로 우리는 해킹 가능하고 확장 가능하며 저렴한 Printer.HM이 압출 3D 프린팅 기술의 광범위한 적응성을 촉진하여 부드럽고 생물학적이며 지속 가능한 재료를 활용하는 연구 커뮤니티에서 개방형 혁신을 촉진할 수 있다고 예상합니다.