Electrotextile Combined 3D Impression: From Imagination To Reality

Ces dernières années, on a assisté à des reportages sur l 'impression en 3D: les h?pitaux impriment en 3D des modèles d' organes adaptés à la taille du patient, et une équipe de création crée des lampes à del minces comme du papier...La General Electric Corporation des états - Unis a indiqué qu 'en 50 ans, la technologie d' impression 3D permettrait d 'imprimer avec succès un moteur aéronautique.La technologie d 'impression 3D a été considérée comme l' une des technologies fondamentales de la troisième révolution industrielle.

　　L 'impression 3D est une technique de fabrication de prototypes rapides qui consiste à construire des techniques de moulage rapide d' objets par impression à couches successives, en utilisant des propriétés adhésives telles que des matières plastiques ou des poudres métalliques, sur la base de fichiers de modèles numériques.Cette technologie, qui permet de simplifier les processus de fabrication des produits, de réduire le cycle de mise au point des produits, d 'accro?tre l' efficacité et de réduire les co?ts, peut être largement utilisée dans les secteurs de la santé, de la culture, de la défense, de l 'espace, de l' automobile et de la métallurgie, et elle est considérée comme un résultat technique important dans le domaine manufacturier depuis près de 20 ans.

Selon les principes de la technologie d 'impression et les matériaux appliqués, les techniques d' impression 3D peuvent être divisées en techniques de moulage par fusion laser (LCF), techniques de moulage rapide par dép?t par fusion (FDM), techniques de frittage laser sélectives (SLS), techniques de photodurcissement stéréo - optique (SLA) et formes d 'impression tridimensionnelles (3dp).Toutefois, ces techniques traditionnelles d 'impression en 3D ne permettent actuellement d' imprimer que des dimensions millimétriques, les produits finis imprimés présentent des surfaces plus rudimentaires et n 'atteignent pas l' efficacité optimale, tandis que d 'autres produits biologiques sont frittés ou fondus à haute température par impression en 3D, ce qui réduit leur bioactivité et limite leurs applications. Les chercheurs commencent donc à se concentrer sur des applications et des techniques plus profondes.Ainsi, la technologie de filature électrostatique que que nous connaissons commence à entrer dans l 'imagination.

Dans l 'industrie du filage électrostatique, l' impression en 3D est également de plus en plus appréciée. Les chercheurs ont commencé à réfléchir à la manière d 'intégrer les filaments électrostatiques tout aussi importants à l' impression en 3D, ce qui modifie les défauts dimensionnels de l 'impression en 3D. De même, le filage électrostatique s' étend du film simple, du fil et de la structure bidimensionnelle à la structure tridimensionnelle, de sorte que l' impression en 3D combinée à la filature électrostatique commence lentement à sortir de l 'imagination et à être mise en pratique.

La biotechnologie 3D est l 'un des domaines les plus importants et les plus préoccupants des techniques d' impression 3D actuelles.étant donné que l 'impression 3D est personnalisée, elle peut être largement utilisée en biomédecine, notamment en ce qui concerne l' impression cellulaire, les supports de génie tissulaire et les implants, les soins dentaires, etc.Bien que les techniques d 'impression bio3d présentent des avantages non comparables pour la fabrication de structures tridimensionnelles biodégradables, plusieurs procédés d' impression tridimensionnels plus sophistiqués, tels que le SLS, la SLA et le PDP, utilisent souvent des segments de moulage auxiliaires tels que le frittage à haute température, la pulvérisation d 'adhésifs, ce qui entra?ne la destruction de l' activité biologique des matériaux, ce qui limite considérablement leur application dans les domaines de l 'ingénierie tissulaire, de la biomédecine, etc.à cette fin, des techniques de moulage par extrusion de biomasse et de filature électrique basées sur le principe d 'impression 3D ont été proposées et ont suscité un large intérêt chez les chercheurs nationaux et étrangers.

Impression de cartilage en 3D

Une équipe de professeurs Dietmar W. Hutmacher de l 'université de technologie du Queensland (Australie) a publié dans nature communications un document intitulé Reinforcement of Hydrogels Using Three - Dimensionally Printed microfibres, qui décrit en détail la manière dont les matériaux biocompatibles peuvent être utilisés plus efficacement pour réparer les tissus humains, en particulier le cartilage articulaire.étant donné que le cartilage a besoin à la fois d 'une certaine résistance mécanique et d' une certaine flexibilité, les chercheurs ont testé une nouvelle composition d 'Hydrogel et de support de fibres ultrafines pour satisfaire à cette exigence.Les chercheurs ont utilisé une nouvelle technique d 'impression en 3D, la technique d' écriture par filage électrostatique en fusion (Melt - Electrospinning Writing), qui permet de produire des fibres polymères supercellulaires en jetant des matières polymères à charge dans un champ électrostatique, ce qui permet d 'obtenir un espace de croissance cellulaire tout en contribuant à la rigidité mécanique des cellules.La structure qui sera finalement imprimée permettra non seulement de guérir naturellement, mais aussi de promouvoir la croissance de la nouvelle organisation.Cette technique d 'impression 3D, fondée sur le principe du filage électrostatique, ouvre la porte aux chercheurs biomédicaux.

　　Support vasculaire absorbant pour impression 3D

　　《physical chemistry chemical physics》(Phys.Chem.Chem.Phys.,2015, 17, 2996)發表了韓國機械和材料研究院Su A. Park教授《Characterization and preparation of bio-tubular scaffolds for fabricating artificial vascular grafts by combining electrospinning and a 3D printing system》一文，文獻中提到用天然高分子納米纖維組成的人造血管移植到人體中以促進受損血管的恢復。Toutefois, les matériaux biocompatibles des nanofibres filées électrostatiquement, tels que le chitosane, manquent de bonnes propriétés mécaniques.La conception et la fabrication par les chercheurs sont donc divisées en deux étapes, la première consistant à mélanger des supports nanofibres de chitosane et de PCL à l 'aide d' une technique de filage électrostatique, puis à enduire la cha?ne PCL à l 'aide d' une technique de moulage rapide en 3D, ce qui permet de produire des vaisseaux sanguins artificiels.Les vaisseaux sanguins artificiels fabriqués à l 'aide de ce procédé présentent d' excellentes propriétés mécaniques et peuvent être utilisés pour la reconstruction vasculaire.

　　Le Centre d 'ingénierie de fabrication rapide de l' université de Shanghai a également fait des progrès décisifs dans l 'impression bio3d.Liu Yuan, de l 'université de Shanghai, a publié en juin 2015 dans Journal of Southeast University un article intitulé Composite bioabsorbable vascular stents via 3D bio - Printing and Electrospinning for Treating stenotic vessels, qui a été con?u pour un nouveau type d' échafaudage vasculaire destiné au traitement de l 'sténose vasculaire.Un nouveau procédé de fabrication d 'un support vasculaire bioabsorbable Composite combiné à l' impression bio3d et au filage électrostatique est proposé pour remédier aux insuffisances d 'équipement et de technologie actuelles dans la fabrication d' un support vasculaire bioabsorbable.Dans un premier temps, la couche intérieure du support est préparée à l 'aide d' un matériau ppdo à l 'aide d' une impression en 3D, puis une solution de mélange de chitosane et de PVA est préparée et l 'extérieur du support est préparé à l' aide d 'un filage électrostatique.L 'expérience de culture de cellules sur un support a montré que les cellules sont bien attachées et se prolifèrent sur le support, et les procédés et procédés de moulage composites proposés fournissent une excellente idée de la construction ultérieure d' un support pharmaceutique contr?lable.

　　Vêtement d 'impression 3D

à l 'heure actuelle, l' impression des vêtements en 3D est généralement plus dure à cuire, ne peut pas faire de vêtements.Traditionnellement, les fils électrostatiques utilisent généralement une alimentation haute tension, la distance entre le c?ne Taylor et la plate - forme de réception est plus grande, après le filage, et il est difficile de contr?ler leur empilement ordonné.L 'équipe de San Francisco (états - Unis d' Amérique) a mis en place une plate - forme de moulage sous forme de cintre et lancé la première machine électrique à tisser en 3D electroloom, qui permet de produire automatiquement des vêtements en polyester mélangés de fibres de coton.Le principe de l 'imprimante 3D est similaire à celui du filage électrostatique, qui utilise un modèle de conception de logiciel CAD pour placer le modèle con?u dans un entrep?t d' impression, et une solution liquide de tissu mélangée, guidée par un champ électromagnétique, est fa?onnée par ? coulée ? du modèle, ce processus étant appelé ? filage électrostatique ?.Ensuite, l 'imprimante applique uniformément les nanofibres mélangées pour former un tissu sans soudure.

　　Batiment d 'impression 3D

Le professeur Kim, de l 'Université nationale de Séoul de Corée, a publié dans Langmuir un article intitulé Toward Nanoscale Three - dimensional Printing: nanowalls built of Electrospun Nanofibers, qui présente un nouveau procédé de dép?t électrostatique précis et répété de nanofibres polymères pour la formation d' objets spécifiques.

Le filage électrostatique est un procédé relativement simple de fabrication de nanotubes polymères.Le flux de fibres nanométriques est très chaotique et il est difficile de contr?ler les fibres uniques.Lors de leurs recherches récentes, on a constaté que l 'utilisation d' un fil d 'électrode métallique mince permettait un flux de fibres nanométriques relativement ordonné.Au moyen de cette ligne, les Nanotubes polymères peuvent être empilés pour former une structure de paroi.L 'étude a montré que l' interaction électrostatique entre les fibres et les fils métalliques permet d 'équilibrer la tension dans les fibres polymères et de réguler la longueur d' une paroi nanométrique en régulant la translation de la base.Selon le Groupe d 'étude, cette nouvelle technique d' impression en 3D peut être utilisée dans des applications de développement telles que le biosupport, les nanofiltrants, les Nano - électrodes, etc.

　　L 'électrotextile joue déjà un r?le important dans des domaines tels que l' ingénierie tissulaire et le stockage de l 'énergie, mais des techniques de moulage rapide sont nécessaires pour la construction de diverses formes, de sorte que l' intégration de la technologie d 'impression 3D enrichira sans aucun doute l' espace d 'application des électrotextiles, alors que la technologie d' impression 3D actuelle ne peut pas encore faire de progrès significatifs sur la question de la précision dimensionnelle, à plus de millimètres seulement, et que la technologie de textile électrique résout le problème de la taille des fils.