發(fā)布時(shí)間：2022-08-08 21:40

　　當(dāng)前,水凝膠作為生物制造領(lǐng)域的組織重構(gòu)基材已成為國內(nèi)外學(xué)者的研究熱點(diǎn)。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(jié)構(gòu),主要關(guān)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(zhì),然而對(duì)生物打印機(jī)打印工藝參數(shù)對(duì)成型的影響關(guān)注甚少。同時(shí),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(shí)有發(fā)生。所以通常打印時(shí)需要實(shí)驗(yàn)員長(zhǎng)時(shí)間守在打印設(shè)備附近,觀察打印情況。但由于打印時(shí)間較長(zhǎng),這樣十分浪費(fèi)時(shí)間和人力。本文基于生物3D打印技術(shù),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(xué)交聯(lián)性能實(shí)現(xiàn)生物打印。通過添加納米纖維素增強(qiáng)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(duì)噴嘴流量、線寬、力學(xué)性能和變化率進(jìn)行了分析研究和試驗(yàn)。結(jié)果表明:實(shí)驗(yàn)材料中添加納米纖維素能有效增強(qiáng)打印材料的力學(xué)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(shí)驗(yàn)所用材料最佳參數(shù)設(shè)置為噴嘴直徑0.31mm、打印壓力7KPa、打印高度0.5-0.9mm。在實(shí)際打印中,打印所需支架的大小應(yīng)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(xué)位級(jí)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(shù)
        1.1.2 計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)
    1.2 國內(nèi)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(nèi)外研究成果
    1.3 課題主要研究?jī)?nèi)容和意義
        1.3.1 課題研究的意義
        1.3.2 課題研究的內(nèi)容
2 水凝膠FDM成型工藝關(guān)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(jié)
3 水凝膠材料的擠出過程分析
    3.1 流速預(yù)測(cè)模型
    3.2 擠出膨大現(xiàn)象
    3.3 成形絲徑的預(yù)測(cè)模型
    3.4 水凝膠打印關(guān)鍵參數(shù)數(shù)值模擬
    3.5 仿真結(jié)果分析
    3.6 本章小結(jié)
4 水凝膠FDM成型過程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
    4.1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)
    4.2 硬件的選擇
    4.3 Caffe深度學(xué)習(xí)框架
    4.4 深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
        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(cè)模型的搭建
        4.6.1 建立數(shù)據(jù)集
        4.6.2 深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置
        4.6.3 訓(xùn)練模型
    4.7 測(cè)試結(jié)果
    4.8 檢測(cè)系統(tǒng)UI界面的設(shè)計(jì)
    4.9 本章總結(jié)
5 水凝膠打印實(shí)驗(yàn)
    5.1 材料和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
        5.1.1 原料
        5.1.2 儀器和設(shè)備
        5.1.3 溶液樣品制備
        5.1.4 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
    5.2 結(jié)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(xué)性能
        5.2.5 交聯(lián)體積與質(zhì)量
        5.2.6 行走速度
    5.3 本章總結(jié)
6 總結(jié)和展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
個(gè)人簡(jiǎn)介
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]面向皮膚支架的3D打印系統(tǒng)CFD模擬及實(shí)驗(yàn)[D]. 陳冬冬.揚(yáng)州大學(xué) 2018
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[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(xué) 2017
[4]面向皮膚組織工程的水凝膠與細(xì)胞打印研究[D]. 谷龍.浙江大學(xué) 2017
[5]3D打印組織工程骨支架的骨改建機(jī)制研究[D]. 周琦琪.新疆醫(yī)科大學(xué) 2017
[6]基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的花卉圖像分類算法的研究[D]. 劉園園.華北電力大學(xué)(北京) 2017
[7]強(qiáng)韌水凝膠的3D打印工藝及機(jī)理研究[D]. 成利波.浙江大學(xué) 2017
[8]仿生人工骨3D打印流場(chǎng)仿真分析及試件力學(xué)性能研究[D]. 趙帝.吉林大學(xué) 2015
[9]凝膠流道網(wǎng)絡(luò)3D打印制造研究[D]. 胡穎.浙江大學(xué) 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(fù)中的應(yīng)用研究[D]. 熊思.浙江大學(xué) 2015



本文編號(hào)：3672280