EGO – algorytm stworzony do optymalizacji druku 3D z materiałów hydrożelowych

0

Wraz z wzrostem popularności technologii przyrostowych rośnie liczba dostępnych materiałów – zarówno standardowych filamentów jak i materiałów specjalistycznych, np. hydrożeli stosowanych do rozwoju aplikacji biomedycznych. W przypadku niemal każdego z nich proces druku 3D wygląda pod którymś z względów inaczej – znalezienie optymalnej kombinacji parametrów dla każdego materiału to żmudny i długotrwały proces.

Druk 3D z materiałów elastycznych rządzi się swoimi prawami. Naukowcy z amerykańskiego Uniwersytetu  Carnegie Mellon opracowali nowy algorytm, dzięki któremu wytwarzanie przestrzenne z miękkich i elastycznych materiałów (takich jak hydrożele) będzie prostsze. Dodatkowo, specjaliści dzięki systemowi do druku 3D będą mogli lepiej kontrolować właściwości nanoszonego materiału, poprzez dostosowywanie szeregu różnych parametrów.

Algorytm EGO (ang. Expert-Guided Optimization), stworzony przez zespół bioinżynierów oraz ekspertów z dziedziny biomateriałów na potrzeby biodruku, jest zdolny do określenia optymalnej kombinacji czynników, które mogą mieć wpływ na powodzenie wydruku 3D. System stanowi wsparcie dla naukowców, pomagając m.in. w procesie odrzucania tych kombinacji parametrów, których zastosowanie na pewno skończy się niepowodzeniem. Dzięki temu naukowcy nie muszą tracić cennego czasu na szukanie idealnych parametrów druku 3D z elastycznych materiałów – EGO zrobi to za nich.

Szybkość drukowania, temperatura, środowisko i stężenie materiału – to tylko kilka punktów z długiej listy parametrów, które mają ogromny wpływ na powodzenie procesu druku 3D. W metodzie druku 3D hydrożelowych tkanek, nad którą pracują naukowcy z UCM znaczenie ma jednocześnie szybkość przemieszczania się głowicy drukarki 3D, konsystencja kąpieli żelowej, w której drukowany jest produkt oraz stężenia każdego materiału w druku przestrzennego. Nic dziwnego, że postanowili stworzyć narzędzie, które pozwoli na określenie optymalnego połączenia wszystkich tych parametrów.

Wydruki wykonane z wykorzystaniem agorytmu EGO – od lewej: standarowe PLA, żywica epoksydowa i PDMS

Jak działa innowacyjny algorytm EGO? Cały proces  składa się z trzech etapów – najpierw ekspert wybiera początkowy zestaw parametrów, nadając algorytmowi granice wyszukiwania (odrzucając paramtery, których połączenie na pewno zakończy się niepowodzeniem).

Następnie algorytm analizując kolejne kombinacje zadanych parametrów, stara się określić optymalną kombinację, która zapewni sukces druku 3D. W końcowym etapie pracy ekspert ocenia wyniki zaproponowane przez algorytm i decyduje czy dodać nowe parametry, kontynuować wyszukiwanie w obrębie istniejących granic czy zakończyć cały proces i skorzystać z podanych parametrów druku 3D.

Specjaliści wierzą, że algorytm pozwoli na osiąganie jeszcze lepszych wyników ich prac związanych z drukiem 3D hydrożelowych modeli tkanek. Jak twierdzą, rozwiązanie ma ogromny potencjał jako narzędzie do określania kluczowych parametrów wytwarzania addytywnego, dając pewność powtarzalnej, wysokiej jakości wydruków z nawet wymagających, nie tylko elastycznych materiałów.

Źródło: 3dprintingindustry.com

Udostępnij.

O autorze

Magdalena Przychodniak

Redaktor Naczelna Centrum Druku 3D. Inżynier biomedyczny śledzący najnowsze doniesienia dotyczące biodruku oraz zastosowań druku przestrzennego w nowoczesnej medycynie.