Zmodyfikowana Prusa i3 narzędziem do analiz chromatografii cienkowarstwowej

Prusa i3 to jedna z najpopularniejszych, niskobudżetowych drukarek 3D, działających w technologii FDM. Żadnej innej konstrukcji nie udało się rozpowszechnić w tylu odmianach. Co więcej Josef Prusa, pomimo tego, że jego drukarka 3D posiada otwarte źródło, nadal zbija majątek, sprzedając swoją jej wersję w setkach sztuk miesięcznie. Jest to więc prawdziwy fenomen. Okazuje się, że podstawowy, dostępny w Internecie zestaw można po przeróbce wykorzystać też w inny, rzadko spotykany sposób.

Przeróbki klasycznej konstrukcji Prusy i3 podjęli się naukowcy z Justus Liebig University w Niemczech. Zajmują się oni rozdzielaniem oraz analizami poszczególnych składników mieszanin różnych substancji, stosując technikę laboratoryjną zwaną chromatografią cienkowarstwową (TLC). Metoda ta polega na umieszczeniu badanej substancji (cieczy) w warstwie fazy stacjonarnej (adsorbentu), będącej przeważnie żelem krzemionkowym, w celu wykonania szybkiej analizy jakościowej, pozwalającej na przykład na ustalenie liczby składników mieszaniny.

Głównym założeniem metody jest więc umieszczenie cienkiej warstwy wspomnianego żelu na płytce szklanej i wprowadzenie do niego badanej substancji. Celem naukowców było sprawdzenie możliwości drukowania 3D tej warstwy adsorbentu i późniejszego przeprowadzania na takich próbkach swoich analiz. Do projektu wykorzystano jedną z najtańszych na rynku konstrukcji drukarek 3D, która zarazem posiada pełną dokumentację i otwarty kod źródłowy. Padło więc na Prusę i3, którą zakupiono w cenie 630 €.

Zakup drukarki 3D stanowił zaledwie połowę sukcesu. Trzeba było bowiem następnie przerobić ją w sposób umożliwiający drukowanie cienkiej warstwy żelu krzemionkowego. W tym celu zdemontowano oryginalny ekstruder i zastąpiono go tak zwanym dozownikiem, który wykonano wcześniej na tej samej drukarce 3D. Istotą jego działania jest strzykawka zwrócona otworem wylotowym w dół, która za pomocą popychadła umieszczonego na śrubie trapezowej, wyciska swoją zawartość na platformę roboczą. Cały proces sterowany jest za pomocą specjalnie przygotowanego g-code’u. Dla uzyskania możliwie najrówniejszej warstwy wykorzystano czujnik służący do poziomowania stołu. Dodatkowym atutem jest możliwość przyspieszenia tężenia żelu poprzez włączenie podgrzewania platformy roboczej.

W wyniku eksperymentu udało się osiągnąć zamierzony efekt. W zaledwie pięć minut wydrukowano warstwę o grubości 0,2 mm i rozmiarze 100 x 100 mm. Koszt jej wyprodukowania to zaledwie 0,25 €. Chcąc podtrzymać ideę opensource wszystkie pliki źródłowe umieszczone zostały na platformie Github, po to żeby inne ośrodki naukowe (i nie tylko) mogły z nich korzystać i być może dołożyć swoją cegiełkę w rozwoju chromatografii cienkowarstwowej.

Źródło: www.3ders.org, www.chorg.p.lodz.pl