సంకలిత తయారీ (AM) అనేక పరిశ్రమలను విప్లవాత్మకంగా మార్చింది మరియు చాలా సుదూర భవిష్యత్తులో మరిన్నింటిని ప్రభావితం చేస్తుందని వాగ్దానం చేసింది. ఇంక్‌జెట్ ప్రింటర్‌ల వలె పనిచేసే 3D ప్రింటర్‌ల గురించి ప్రజలకు బాగా తెలిసినప్పటికీ, మరొక రకమైన AM విభిన్న విధానాన్ని ఉపయోగించి ప్రయోజనాలను అందిస్తుంది: ఒక సమయంలో కాంతితో కూడిన వస్తువులను నిర్మించడం.
అటువంటి సాంకేతికత డిజిటల్ లైట్ ప్రాసెసింగ్ (DLP). పారిశ్రామిక మరియు దంత అనువర్తనాల్లో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది, DLP ఒక ద్రవ రెసిన్‌ను కాంతిని ఉపయోగించి ఘనమైన భాగంగా మార్చడం ద్వారా పనిచేస్తుంది, ముఖ్యంగా ఒక సమయంలో రెసిన్ యొక్క లోతులేని పూల్ నుండి ఘన వస్తువులను బయటకు తీస్తుంది.
అయితే, ఈ 3D ప్రింటింగ్ పద్ధతిని ఉపయోగించడంలో ఒక పెద్ద సవాలు ఏమిటంటే, రెసిన్లు అధిక రిజల్యూషన్‌లో సరిగ్గా పనిచేయడానికి దాదాపు నీటి వలె తక్కువ స్నిగ్ధతను కలిగి ఉండాలి. DLP ప్రింటింగ్‌లో ఉపయోగపడే అనేక పాలిమర్‌లు ఘనపదార్థాలు లేదా చాలా జిగటగా ఉంటాయి, వాటిని తగిన స్థిరత్వంతో పలుచన చేయడానికి ద్రావకాలు అవసరం.
కానీ ఈ ద్రావకాలను జోడించడం వలన కూడా ముఖ్యమైన లోపాలు ఏర్పడతాయి, ప్రింటింగ్ తర్వాత పేలవమైన డైమెన్షనల్ ఖచ్చితత్వం, పార్ట్ సంకోచం (30% వరకు) మరియు ద్రావకం ఆవిరైనప్పుడు ఏర్పడే అవశేష ఒత్తిడి కారణంగా.
ఆగస్టు 30 ఆన్‌లైన్‌లో ప్రచురించబడిన ఒక పేపర్‌లో అప్లైడ్ కెమిస్ట్రీ ఇంటర్నేషనల్ ఎడిషన్డ్యూక్ విశ్వవిద్యాలయంలోని పరిశోధకులు DLP ప్రింటింగ్ కోసం కొత్త ద్రావకం లేని పాలిమర్‌ను కనుగొన్నారు. సంకోచం సమస్యను తొలగించడమే కాకుండా, ద్రావకం లేకపోవడం వల్ల శరీరంలో క్షీణించే సామర్థ్యాన్ని కొనసాగించేటప్పుడు భాగం యొక్క మెరుగైన యాంత్రిక లక్షణాలు కూడా ఏర్పడతాయి.
“నేను క్షీణించగల వైద్య పరికరాల కోసం DLP కోసం అంతర్గతంగా సన్నని, తక్కువ-స్నిగ్ధత పదార్థాన్ని రూపొందించాలనుకుంటున్నాను” అని డ్యూక్‌లోని హ్యూగో ఎల్. బ్లామ్‌క్విస్ట్ విశిష్ట ప్రొఫెసర్ ఆఫ్ కెమిస్ట్రీలో పనిచేస్తున్న మాథ్యూ బెకర్ యొక్క ప్రయోగశాలలో పనిచేస్తున్న MEMS PhD అభ్యర్థి Maddiy Segal అన్నారు. . “ఇది చాలా ప్రయత్నాలు చేసింది, కానీ చివరికి నేను సరైన మోనోమర్‌లను గుర్తించగలిగాను మరియు ఒక ద్రావకం లేని పాలిమర్‌ను రూపొందించడానికి సింథటిక్ టెక్నిక్‌ను ఎటువంటి పలుచన లేకుండా DLP ప్రింటర్‌లో ఉపయోగించవచ్చు.”
DLP ప్రింటింగ్‌లో ఉపయోగించగల మొదటి ద్రావణి రహిత రెసిన్‌లలో ఒకటి కావడంతో, సెగల్ దానితో తయారు చేయబడిన భాగాల లక్షణాలను పరీక్షించడానికి ఆసక్తి చూపింది. పరీక్ష భాగాలు అస్సలు కుదించలేదని లేదా వక్రీకరించలేదని మరియు సాధారణంగా, అవి ద్రావకాలతో తయారు చేయబడిన వాటి కంటే బలంగా మరియు మన్నికైనవిగా ఉన్నాయని తెలుసుకునేందుకు ఆమె సంతోషించింది. ఆమె కనుగొన్న దాని ప్రకారం, క్షీణించదగిన పాలిమర్‌ల DLP 3D ప్రింటింగ్‌లో ద్రావణి వినియోగాన్ని తొలగించడం నుండి పెరిగిన యాంత్రిక లక్షణాల యొక్క మొదటి అనుభావిక ప్రదర్శనలలో ఇది ఒకటి.
తన కొత్త పాలిమర్‌ను రూపొందించడానికి, సెగల్ బెకర్ ల్యాబ్ మరియు ఇతరులు అభివృద్ధి చేసిన ప్రస్తుత రెసిన్‌ల నిర్మాణం మరియు లక్షణాలను విశ్లేషించారు మరియు కావలసిన తక్కువ-స్నిగ్ధత పాలిమర్‌లను సాధించడానికి మోనోమర్‌లు మరియు గొలుసు పొడవును దశల వారీ అనుభావిక విధానంలో సవరించారు. ఆమె తప్పనిసరిగా “అంచనా మరియు తనిఖీ” విధానాన్ని ఉపయోగించింది, ఆమె పని చేసే కలయికను కనుగొనే వరకు పాలిమర్ యొక్క మోనోమర్‌లు లేదా “వంటకాలను” సర్దుబాటు చేస్తుంది.
ఈ ప్రక్రియ భోజనం వండడానికి పూర్తిగా భిన్నంగా లేదు. ఇది నిర్దిష్ట పదార్ధాల కలయికలను కలపడం, వాటిని వేడి చేయడం మరియు ఆశించిన ఫలితాన్ని సాధించే వరకు ఫలితాలను పరీక్షించడం. మొత్తంగా, సెగల్ ఆమె ఆశించిన ఉత్పత్తిని తయారు చేయడానికి ముందు దాదాపు 60 విభిన్న కలయికలతో ప్రయోగాలు చేసింది.
“కుంచించుకుపోని మరియు బలంగా ఉండే పదార్థాన్ని తయారు చేయడంతో పాటు, వైద్యపరమైన అనువర్తనాలకు కూడా ఇది ఉపయోగకరంగా ఉండాలని నేను కోరుకున్నాను” అని సెగల్ చెప్పారు. “నేను బయో కాంపాజిబుల్ మరియు డిగ్రేడబుల్ రెండింటినీ ప్రోటోటైప్ పరికరాలను తయారు చేయడానికి ప్రయత్నిస్తున్నాను. ప్రక్రియ నుండి విషపూరిత ద్రావకాలను తొలగించడం నాకు అలా చేయడంలో సహాయపడుతుంది.”
ఈ పనితో సెగల్ యొక్క అంతిమ లక్ష్యం బయోడిగ్రేడబుల్ మెడికల్ ఇంప్లాంట్‌లకు ఈ సాంకేతికతను వర్తింపజేయడం. నేడు తాత్కాలిక వైద్య ఇంప్లాంట్లు చేయడానికి ఉపయోగించే కొన్ని పదార్థాలు అధోకరణం చెందవు మరియు వాటిని అమర్చడానికి మాత్రమే కాకుండా వాటిని తొలగించడానికి కూడా బహుళ శస్త్రచికిత్సలు అవసరమవుతాయి. తన పరిశోధన ద్వారా, సెగల్ శరీరం యొక్క సహజ ప్రక్రియల ద్వారా అధోకరణం చెందగల ఇంప్లాంట్‌లను అభివృద్ధి చేయాలని లక్ష్యంగా పెట్టుకుంది.
ఈ పదార్ధం నుండి తయారు చేయబడిన పరికరాలను అమర్చవచ్చు మరియు కాలక్రమేణా సహజంగా క్షీణించేలా రూపొందించబడింది, పరికరాన్ని తీసివేయడానికి అదనపు శస్త్రచికిత్సల అవసరాన్ని తొలగిస్తుంది. పగుళ్లను తాత్కాలికంగా లేదా మృదువైన రోబోటిక్స్ అప్లికేషన్‌లలో ఉంచడానికి ఎముక అంటుకునే పదార్థంగా కూడా ఇది ఉపయోగించబడుతుంది, ఇక్కడ మృదువైన, అధోకరణం చెందగల పదార్థం అవసరం.
“ఈ రకమైన మెటీరియల్ ఈ నిర్దిష్ట అనువర్తనాన్ని నా పని యొక్క ప్రాథమిక లక్ష్యం చేస్తుంది” అని సెగల్ చెప్పారు. “మరియు వాస్తవానికి, ఈ సాంకేతికత మీరు కొంత సమయం తర్వాత క్షీణించాలనుకునే మరియు ఎప్పటికీ అక్కడ ఉండకూడదనుకునే ఏ విధమైన ఇంప్లాంట్ కోసం ఉపయోగించవచ్చు.”
ఈ పరిశోధనకు నేషనల్ ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఆఫ్ హెల్త్ (1R01HL159954-01) మద్దతు ఇస్తుంది. సాంకేతికతను కవర్ చేసే తాత్కాలిక పేటెంట్ అప్లికేషన్ డ్యూక్ విశ్వవిద్యాలయం ద్వారా దాఖలు చేయబడింది (అప్లికేషన్ #63544353).
