當前,水凝膠作為生物制造領域的組織重構基材已成為國內外學者的研究熱點。眾多專家采用FDM成型工藝將水凝膠材料打印成為生物體支架結構,主要關注于打印墨水的打印性能以及合成水凝膠的流變性和物理性質,然而對生物打印機打印工藝參數(shù)對成型的影響關注甚少。同時,水凝膠FDM成型過程中極易出現(xiàn)成型問題,例如打印斷絲和打印物體坍塌現(xiàn)象時有發(fā)生。所以通常打印時需要實驗員長時間守在打印設備附近,觀察打印情況。但由于打印時間較長,這樣十分浪費時間和人力。本文基于生物3D打印技術,以自制的海藻酸鈉、明膠混合溶液為生物打印油墨,利用其物理和化學交聯(lián)性能實現(xiàn)生物打印。通過添加納米纖維素增強水凝膠的物理性能。從噴嘴類型、空氣壓力和溶液配方等方面對噴嘴流量、線寬、力學性能和變化率進行了分析研究和試驗。結果表明:實驗材料中添加納米纖維素能有效增強打印材料的力學性能。材料粘度、打印壓力、噴嘴直徑與打印高度是影響成型的主要因素。實驗所用材料最佳參數(shù)設置為噴嘴直徑0.31mm、打印壓力7KPa、打印高度0.5-0.9mm。在實際打印中,打印所需支架的大小應放大10%左右,這樣交聯(lián)收縮后的成品才能更符合打印的需要。另一方面,采... 

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 背景及意義
        1.1.1 3D生物打印技術
        1.1.2 計算機視覺技術
    1.2 國內外的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 生物3D打印的種類
        1.2.2 生物3D打印的材料
        1.2.3 國內外研究成果
    1.3 課題主要研究內容和意義
        1.3.1 課題研究的意義
        1.3.2 課題研究的內容
2 水凝膠FDM成型工藝關鍵參數(shù)分析
    2.1 水凝膠FDM成型系統(tǒng)
    2.2 打印過程分析
    2.3 水凝膠材料的特性分析
        2.3.1 水凝膠材料的流體特性
        2.3.2 水凝膠在生物制造中的需求
        2.3.3 水凝膠的選擇
    2.4 打印交聯(lián)原理
    2.5 本章總結
3 水凝膠材料的擠出過程分析
    3.1 流速預測模型
    3.2 擠出膨大現(xiàn)象
    3.3 成形絲徑的預測模型
    3.4 水凝膠打印關鍵參數(shù)數(shù)值模擬
    3.5 仿真結果分析
    3.6 本章小結
4 水凝膠FDM成型過程監(jiān)測系統(tǒng)
    4.1 系統(tǒng)整體設計
    4.2 硬件的選擇
    4.3 Caffe深度學習框架
    4.4 深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡
        4.4.1 卷積操作
        4.4.2 池化層
        4.4.3 激活函數(shù)
        4.4.4 全連接層
        4.4.5 損失函數(shù)
    4.5 樣本制作
    4.6 檢測模型的搭建
        4.6.1 建立數(shù)據(jù)集
        4.6.2 深度學習神經(jīng)網(wǎng)絡的設置
        4.6.3 訓練模型
    4.7 測試結果
    4.8 檢測系統(tǒng)UI界面的設計
    4.9 本章總結
5 水凝膠打印實驗
    5.1 材料和實驗設計
        5.1.1 原料
        5.1.2 儀器和設備
        5.1.3 溶液樣品制備
        5.1.4 實驗設計
    5.2 結果和討論
        5.2.1 配比與黏度
        5.2.2 流速與流量
        5.2.3 成形絲徑
        5.2.4 力學性能
        5.2.5 交聯(lián)體積與質量
        5.2.6 行走速度
    5.3 本章總結
6 總結和展望
    6.1 總結
    6.2 展望
參考文獻
個人簡介
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]高韌度水凝膠人工角膜支架的制備及其性能研究[D]. 滕文琪.浙江大學 2014

碩士論文
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[2]基于近場靜電紡絲直寫的3D微納載藥纖維[D]. 王鋆川.浙江大學 2017
[3]基于賓漢流體支撐的凝膠3D打印工藝研究[D]. 楊飛飛.浙江大學 2017
[4]面向皮膚組織工程的水凝膠與細胞打印研究[D]. 谷龍.浙江大學 2017
[5]3D打印組織工程骨支架的骨改建機制研究[D]. 周琦琪.新疆醫(yī)科大學 2017
[6]基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡的花卉圖像分類算法的研究[D]. 劉園園.華北電力大學(北京) 2017
[7]強韌水凝膠的3D打印工藝及機理研究[D]. 成利波.浙江大學 2017
[8]仿生人工骨3D打印流場仿真分析及試件力學性能研究[D]. 趙帝.吉林大學 2015
[9]凝膠流道網(wǎng)絡3D打印制造研究[D]. 胡穎.浙江大學 2015
[10]絲素蛋白的降解性能及其三維打印生物活性支架在皮膚修復中的應用研究[D]. 熊思.浙江大學 2015



本文編號：3672280