Com a tecnologia de impressão 3D mostrando vantagens como protótipo rápido e moldagem estrutural complexa na fabricação de chips de microfluido, injetou um novo impulso para o desenvolvimento em áreas como biomédica e análise química.No entanto, os altos custos de fabricação causados pelo processo de impressão fotocurada e o grave desperdício de materiais de resina também se tornaram gradualmente um gargalo de garrafa crítico que limita a aplicação e a promoção em escala da tecnologia em pesquisas científicas e industriais. Os dados mostram que, após a conclusão de uma única tarefa de impressão, a proporção de resina residual pode chegar a cerca de 90%. Estes resíduos contêm monómeros de acrilato de metilo, não só os procedimentos de tratamento posterior são complexos e custos de eliminação são caros, mas também podem apresentar riscos ambientais potenciais e outros problemas.Recentemente, deItáliaUniversidade de CataniaEquipe de PesquisaAtravésSistemaExperimentalmente provado,As resinas fotocuradas regeneradas podem ser reutilizadas mais de três vezes e as propriedades ópticas dos microfluidos fabricados são quase ilimitadas.Essa descoberta inovadora fornece um apoio tecnológico fundamental para a indústria de impressão 3D alcançar os objetivos de sustentabilidade. Este estudo éDispositivos Micro-optoflúidos por Micro-Estereolitografia de Projeção: Impacto da Reutilização da Resina no Desempenho da Detecção Óptica”Publicado em periódicos internacionaisRevista Internacional de Tecnologia de Fabricação Avançada"Para cima.
A equipe de pesquisa desenvolveu um conjunto completo deTecnologia de Recuperação de Resinas，Inclui cinco etapas-chave: recuperação de resina, filtração primária (100-200 μm de rede metálica), filtração secundária (0,45-1 μm de filtragem a vácuo de membrana PTFE), mistura uniforme (3000 rpm / 5min) e armazenamento à prova de luz.Este processo elimina eficazmente as impurezas da resina residual e as partículas parcialmente curadas, garantindo a estabilidade química da resina reciclada.Figura 1. Micro-optofluidic (MoF) para a detecção de fluxo de obstrução de segmentos de gás e líquido）Princípio de funcionamento do equipamento.
Os experimentos usaram três lotes de resina: resina totalmente nova, resina reciclada e resina reciclada secundária, para fabricar três dispositivos de microfluidos de junção T idênticos, respectivamente. Estes microfluidos foram projetados para inspeções ópticas de absorção.A equipe de pesquisadores adotou a tecnologia de microlitografia estereográfica de projeção de superfície de precisão (PμSL) (nanoArch)®S140， Precisão: 10 μm)Sem necessidade de montagem adicional.
Dispositivos de moldura orgânica impressa em 3D (MoF) fabricados com a tecnologia PµSL (marcados como Dev-1, Dev-2 e Dev-3, respectivamente).
Através da análise do espectro de reflexão total de decadimento infravermelho transformado de Fourier (FTIR-ATR), os pesquisadores descobriram que a estrutura química da resina reciclada sofreu apenas pequenas mudanças. A intensidade do pico de absorção foi ligeiramente reduzida em 1635 cm-1 (vibração de estiramento C = C) e 810 cm-1 (vibração de curvatura externa C-H), indicando uma ligeira redução no teor de monómero de metil acrilato. Essa mudança é principalmente devida à pré-polimerização resultante do escurecimento durante o processo de impressão e da dispersão de luz em traços, e a estrutura química geral da resina permanece estável.
Comparação do espectro FTIR coletado ao longo da faixa de 1800-650 cm-¹ em quatro quadrantes diferentes de diferentes lotes de resinas: resina fotocurada fresca (Dev-1, curva azul); Uma resina reciclada (Dev-2, curva azul claro); Resina de reciclagem secundária (Dev-3, curva amarela). Os picos identificados com 1 e 2 são de 1.635 cm-1 e 810 cm-1, respectivamente.O desempenho óptico é um indicador central de dispositivos de microfluidos. A equipe mediu a transmitência do dispositivo ao comprimento de onda de 589 nm (linha D de sódio) através de um espectrofotômetro e calculou a refração usando um modelo de regressão dedicado. Os experimentos realizaram cinco medições repetidas em quatro áreas diferentes de cada dispositivo para garantir a confiabilidade dos dados.Figura 4. Para cada dispositivo de microfluxo k-th considerado (k=1,2,3), o layout espacial do quadrante Qki (i=1,…,4) estudado.Os resultados mostraram que os dispositivos feitos de três resinas tinham índices de refração de 1,7044 (resina totalmente nova), 1,7043 (regeneração única) e 1,7042 (regeneração secundária), respectivamente, com diferenças de apenas 0,012%. A análise de variação de dois fatores mostrou que nem o número de reutilizações da resina nem a área de medição afetaram significativamente a taxa de refração (p > 0,05).Figura 5. Diagrama de fluxo para obter o valor estimado da refração (Â) da resina impressa em 3D.Comparação do espectro de transmissão obtida em quatro quadrantes diferentes Qki (n = 1): resina fotocurada fresca (Dev-1, curva azul); Uma resina reciclada (Dev-2, curva azul claro); Resina de reciclagem secundária (Dev-3, curva amarela).Na fase de validação funcional, os pesquisadorespessoalA plataforma de detecção de fluxo de bombas de gás e água foi construída para avaliar o desempenho do dispositivo através de métodos de design experimental (DoE). O experimento examinou o impacto de três fatores na capacidade de detecção óptica: potência do laser (1mW e 5mW), velocidade de fluxo (0,1-0,3mL/min) e tipo de resina.Os resultados mostraram que todos os dispositivos eram capazes de distinguir claramente entre a fase gás e a fase líquida no fluxo de balas e que a forma de onda do sinal mantinha as características de onda quadrada estáveis. A análise estatística confirmou que não há diferenças significativas no desempenho de detecção de diferentes dispositivos de lote de resina, demonstrando que a resina reciclada atende às necessidades funcionais do dispositivo de microfluido.Figura 7. Gráfico de efeito tridimensional da resposta estudada, com uma altura de coluna representando a média da resposta em cada cenário de estudo e uma marca círcula representando as observações coletadas separadamente.Resumo: Este estudo demonstrou a viabilidade da reciclagem de resina fotocurada na fabricação de dispositivos de microfluxo.Através de design experimental rigoroso e avaliação do desempenho do sistema, os pesquisadores confirmaramAs propriedades ópticas da resina permanecem estáveis mesmo após duas recuperaçõesA capacidade de detecção óptica do dispositivo não é afetada. Este resultado oferece soluções sustentáveis não só para a indústria da impressão 3D, mas também para a tecnologia de microfluidos em pesquisa biomédica e diagnóstico clínico.amplamente utilizadoAbriu o caminho. As práticas inovadoras que reduzem custos e impacto ambiental, garantindo desempenho, explicam a combinação de fabricação verde e engenharia de precisão.
