Nghiên cứu thiết kế điều khiển đầu in bột cho máy in 3d khung hỗ trợ trong ứng dụng công nghệ mô sinh học

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu thiết kế, điều khiển đầu in bột cho máy in 3D khung hỗ trợ ứng dụng cơng nghệ mơ sinh học BÙI HUY HỒNG HoangBH202738M@sis.hust.edu.vn Ngành Kỹ thuật điện tử Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Kiên Trung Trường: Cơ khí Chữ ký GVHD HÀ NỘI, 10/2022 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên tác giả luận văn : Bùi Huy Hoàng Đề tài luận văn: Nghiên cứu thiết kế, điều khiển đầu in bột cho máy in 3D khung hỗ trợ ứng dụng công nghệ mô sinh học Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ điện tử Mã số SV: 20202738M Tác giả, Người hướng dẫn khoa học Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên họp Hội đồng với nội dung sau: • Biên soạn lại lỗi soạn thảo, lỗi tả luận văn • Chỉnh sửa kết luận chương trang 12, kết luận chương trang 44 kết luận chung trang 45 • Bổ sung trích dẫn trang 46 Ngày Giáo viên hướng dẫn tháng năm Tác giả luận văn CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG ĐỀ TÀI LUẬN VĂN Biểu mẫu Đề tài/Luận văn tốt nghiệp theo qui định Viện, nhiên cần đảm bảo giáo viên giao đề tài ký ghi rõ họ tên Trường hợp có giáo viên hướng dẫn ký tên Giáo viên hướng dẫn Ký ghi rõ họ tên Lời cảm ơn Để hồn thành luận văn thạc sĩ mình, bên cạnh cố gắng thân, xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy viện Cơ khí, mơn Kỹ thuật Cơ điện tử nói riêng trường đại học Bách Khoa Hà Nội nói chung Và đặc biệt TS Nguyễn Kiên Trung Cảm ơn thầy dạy hướng dẫn tơi vơ tận tình, giúp tơi hồn thành luận văn cách hồn thiện nhất! Tiếp theo, tơi xin cảm ơn TS Phùng Xuân Lan tập thể IMS Lab đồng hành hỗ trợ nhiều trình thực đề tài Tơi cám ơn ban lãnh đạo công ty FPT Software tạo điều kiện tốt để tơi hồn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn Quỹ đổi sáng tạo Vingroup (VINIF) tài trợ cho dự án VINIF.2020.DA13 có kinh phí để thực nghiên cứu khn khổ luận văn Do chưa có nhiều kinh nghiệm làm để tài hạn chế kiến thức, tiểu luận chắn không tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận nhận xét, ý kiến đóng góp, phê bình từ phía Thầy/Cơ để tiểu luận hồn thiện Lời cuối cùng, em xin kính chúc Thầy/Cơ nhiều sức khỏe, thành cơng hạnh phúc Tóm tắt nội dung luận văn Công nghệ in 3D phát triển sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực công nghiệp, đời sống sản xuất, xây dựng y tế không sản phẩm mẫu mà sản phẩm sử dụng cuối Trong hai thập niên trở lại đây, công nghệ in 3D áp dụng nhiều công nghệ mô để tạo mô kỹ thuật mô xương, da, sụn thay phận bị hư hỏng hay khiếm khuyết người Để tạo mô kỹ thuật khung hỗ trợ thành phần quan trọng để tạo hình dạng mơ, định hướng cho tế bào phát triển hình thành mơ Chất lượng khung hỗ trợ có ảnh hưởng lớn đến phát triển tế bào Phương pháp FDM sử dụng dây nhựa sử dụng rộng rãi với vật liệu in nhiệt dẻo có hạn chế kết hợp nhiều loại vật liệu khác Do vậy, phương pháp in dây không phù hợp với việc tạo khung in hỗ trợ Phương pháp in FDM sở vật liệu dang bột đề xuất cho phép trực tiếp tạo mẫu in từ hỗn hợp vật liệu dạng bột, từ mở rộng phạm vi sử dụng nhiều loại vật liệu khác Luận văn nghiên cứu thiết kế điều khiển đầu in bột cho máy in 3D để in khung hỗ trợ với tiêu yêu cầu công việc nuôi cấy mô Thông qua khảo sát yếu tố đặc trưng cho khung hỗ trợ, nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng số tham số điều khiển đến khả hoạt đông hệ thống MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 1.1 Cơng nghệ mơ kỹ thuật 1.2 Khung hỗ trợ công nghệ mô sinh học 1.2.1 Vai trò khung hỗ trợ 1.2.2 Đặc tính khung hỗ trợ Các phương pháp chế tạo khung hỗ trợ in 3D 1.3 1.3.1 Phương pháp tạo mẫu lập thể SLA 1.3.2 Phương pháp tạo mẫu FDM (Fused Deposition Modeling) 1.3.3 Phương pháp in 3D đùn bột trực tiếp (Direct powder extrusion 3D printing) 1.3.4 Phương pháp thiêu kết laser chọn lọc SLS (Selective Laser Sintering) 1.3.5 Tổng quan đầu in 3D từ vật liệu dạng bột/hạt 1.4 a Phương pháp đùn mực trực tiếp DIW (Direct Ink Writing) 1.4.1 Kết cấu cụm đầu in 1.4.2 Kết cấu trục đùn 10 1.4.3 Vật liệu PCL 11 Kết luận chương 12 CHƯƠNG THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CỦA ĐẦU IN BỘT 13 Thiết kế đầu in bột 13 2.1 2.1.1 Thiết kế kết cấu trục đùn 13 a) Thông số kỹ thuật trục đùn 13 b) Số đầu mối ren: 13 c) Bề dày cánh vít: 14 d) Chiều dài vùng trục vít: 14 e) Chiều sâu rãnh vít khe hở trục vít: 14 2.1.2 Đầu phun 15 2.1.3 Giá đỡ 16 2.1.4 Vỏ trục đùn 16 2.2 2.3 2.4 2.1.5 Phễu cấp liệu 16 2.1.6 Động 17 2.1.7 Bản vẽ lắp 3D 18 Mô nhiệt cho đầu in bột FEM 19 2.2.1 Mô tả chung 19 2.2.2 Thông số mô 19 2.2.3 Tính tốn trình đùn vật liệu 20 2.2.4 Kết mô 22 Chế tạo đầu in bột điều khiển trục đùn bột 28 2.3.1 Cụm đầu bột 28 2.3.2 Điều khiển đầu đùn bột 29 Giao diện điều khiển 31 2.4.1 Giới thiệu ngơn ngữ lập trình Python QT-Designer 31 2.4.2 Xây dựng giao diện điều khiển phần mềm 33 CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA THÔNG SỐ IN TỚI CHẤT LƯỢNG MẪU IN 36 3.1 Các tiêu đánh giá khung in 36 3.2 Đánh giá ảnh hưởng truyền nhiệt đầu in bột thiết kế 36 3.3 Đánh giá ảnh hưởng kích thước in bột PCL 37 3.4 Đánh giá ảnh hưởng tốc độ in tới chất lượng in mẫu PCL 38 3.5 Đánh giá ảnh hưởng tốc độ in tới chất lượng in mẫu bột trộn PCL 40 CHƯƠNG KẾT LUẬN 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO 46 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Quy trình áp dụng cơng nghệ mơ vào cấy ghép tạng Hình 1.2- Các thành phần cơng nghệ mơ Hình 1.3- Khung hỗ trợ thành phần Hình 1.4 Phương pháp tạo mẫu lập thể SLA [4] Hình 1.5 Phương pháp tạo mẫu FDM [4] Hình 1.6 Phương pháp đùn bột trực tiếp Hình 1.7 Phương pháp thêu kết laser chọn lọc SLS [4] Hình 1.8 Phương pháp đùn trực tiếp DIW Hình 1.9 Một số kết cấu đầu in bột/hạt thiết kế tác giả (a) Annoni, (b) Canessa; (c) Liu; (d) Khondoker Sameoto [5] 10 Hình 1.10 Cấu tạo trực đùn nhựa 10 Hình 1.11 Bột nhựa PCL 11 Hình 2.1 Thơng số kĩ thuật trục đùn nhựa 13 Hình 2.2 Thiết kế trục đùn nhựa 15 Hình 2.3 Đầu phun máy in 3D 15 Hình 2.4 Thiết kế gá đỡ 16 Hình 2.5 Thiết kế vỏ trục đùn 16 Hình 2.6 Thiết kế phễu cấp liệu 17 Hình 2.7 Động bước 42HS L48 17 Hình 2.8 Cụm đùn nhựa lắp ráp 18 Hình 2.9 Sơ đồ lắp cụm đùn bột 18 Hình 2.10 Mơ hình mơ nhiệt 20 Hình 2.11 Kết mơ nhiệt 23 Hình 2.12 Cấu hình nhiệt độ sáu điểm theo chiều dài trục vít với hai mơ hình vật liệu 24 Hình 2.13 Các cấu hình nhiệt độ điểm P1 P2 a) Mơ hình Teflon b) Mơ hình nhơm với cài đặt nhiệt độ cảm biến 95 ℃ -105 ℃ 25 Hình 2.14 Các cấu hình nhiệt độ điểm P1 P2 a) Mơ hình Teflon b) Mơ hình nhơm với cài đặt nhiệt độ cảm biến 115 ℃ ÷ 125 ℃ 27 Hình 2.15 Cấu hình nhiệt độ điểm P3 có khơng có vịng chữ O 28 Hình 2.16 Kết cấu cụm đầu đùn 28 Hình 2.17 Kết cấu cụm trục đùn 29 Hình 2.18 Cụm đầu in bột thực tế chế tạo 29 Hình 2.19 Sơ đồ điều khiển 31 Hình 2.20 Giao diện điều khiển máy 33 Hình 2.21 Giao diện chuyển đổi G-code 34 Hình 3.1 Thơng số hình học khung in 36 Hình 3.2 Các vùng vật liệu trục vít 37 Hình 3.3 Các vùng phân tích mẫu in 38 Hình 3.4 Kích thước đường in lỗ điều kiện in khác 38 Hình 3.5 Ảnh hưởng vận tốc bàn in đến độ xác mẫu in 39 Hình 3.6 Phân bố kích thước đường in lỗ tốc độ khác 39 Hình 3.7 Mẫu in PCL (a) mẫu in trộn PCL-TCP (b) dùng đầu in 0.4mm 40 Hình 3.8 Hình ảnh chụp kính hiển vi mẫu in bột trộn PCL-TCP tốc độ in 11mm/s 15mm/s 41 Hình 3.9 Ảnh hưởng tốc độ in tới kích thước đường in bột PCL-TCP 41 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Tóm tắt phương pháp in 3D phổ biến Bảng 2.1 Đặc tính vật liệu 20 Bảng 2.2 Kích thước hình học máy đùn 21 Bảng 2.3 Thời gian di chuyển bột PCL với ba tốc độ in 22 Bảng 2.4 Kết mô nhiệt vị trí 23 Bảng 2.5 Thời gian khởi động t nhiệt độ cảm biến với ba tốc độ in 25 Bảng 2.6 Nhiệt độ điểm P3 thời điểm P1 đạt 90°C 27 Bảng 3.1 Thống kê số thông số đánh giá khung in 36 Bảng 3.2 Kết thực nghiệm chế độ in khác 40 Bảng 3.3 Kết thực nghiệm vận tốc in khác bột trộn PCL-TCP 41 ✔ Tải file G-code ✔ Lưu file G-code ✔ Chuyển đổi file G-code sang DMC ✔ Chuyển sang hình MEM ✔ Hiển thị đường in G-code Hình 2.25 Giao diện chuyển đổi G-code 34 Kết luận chương Đã thiết kế đầu in dùng trục vít số loại vật liệu cho trục vít vỏ trục vít đề xuất Đã tiến hành mô nhiệt để đánh giá thiết kế đầu in dùng trục vít kết cấu vật liệu Kết mô cho thấy trục vít Teflon cho phép giảm đáng kể truyền nhiệt dọc trục vít Đã thiết kế hệ thống điều khiển phần cứng phần mềm cho phép điều khiển đầu in 35 CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA THÔNG SỐ IN TỚI CHẤT LƯỢNG MẪU IN 3.1 Các tiêu đánh giá khung in Khung hỗ trợ có số thơng số cần đánh giá kích thước đường in để đảm bảo tiết diện bám dính tế bào kích thước lỗ rỗng để đảm bảo tế bào di chuyển vào sâu bên khung trao đổi chất khí q trình phát triển Với kết cấu khung 3D, số thông số khác quan trọng độ rỗng khung độ liên thông khung Kết số nghiên cứu sử dụng đầu đùn trục vít thể Bảng 3.1 Kích thước lỗ đường in phổ biến khoảng 300-400 μm Độ xác đường in khác tùy thuộc vào loại vật liệu trộn vào vật liệu kết cấu đầu đùn LW PS Hình 3.1 Thơng số hình học khung in Bảng 3.1 Thống kê số thông số đánh giá khung in PCL/TCP Hạt Đường in thiết kế (LW μm) 400 PCL/HA Hạt - - 90 20 PCL/Graphene Hạt 330 350 90 12 PCL/MWCNT Hạt 330 350 90 20 PCL Hạt - - 110 STT Vật liệu Dạng Lỗ thiết kế (PS μm) Nhiệt độ Tốc độ (mm/s) - 105 12 Độ xác LW: 447 ± 14 PS: 430 ± 79 - Ghi [10] [11] LW: 361.06 ± 22.71 [12] PS: 340.05 ± 20.91 LW: 312.2 ± 14.4 [13] PS: 378.5 ± 14.6 [14] 3.2 Đánh giá ảnh hưởng truyền nhiệt đầu in bột thiết kế Ba loại trục vít thí nghiệm bao gồm: trục vít thép, trục vít teflon, trục vít teflon có lõi thép Kết thực nghiệm cho phép quan sát truyền nhiệt biến dạng trục vít trường hợp kể 36 Với trục vít thép, bột PCL nóng chảy bám dọc theo trục vít truyền lên phễu làm cho bột có tượng bị dẻo mặt phễu, từ cản dịng nhựa PCL vào trục vít Với trục vít teflon, bột PCL nóng chảy đường ren đầu tiên, tiếp vùng nén vùng cấp liệu Khơng có tượng truyền nhiệt lên phễu nên bột cấp vào liên tục Tuy nhiên tiết diện phần eo trục vít đoạn nhỏ nên trục vít teflon có tượng bị biến dạng Từ kết thực nghiệm, trục vít teflon có lõi thép đề xuất để hạn chế biến dạng trục vít tác dụng áp lực đùn Ưu điểm giảm truyền nhiệt trục vít teflon giới hạn vùng nóng chảy trục vít giúp hạn chế vật liệu thừa suốt chiều dài trục vít thiết kế truyền nhiệt tồn đảm bảo tính kinh tế sử dụng vật liệu sinh học đắt tiền a) Vùng nóng chảy b) Vùng nóng chảy nén Hình 3.2 Các vùng vật liệu trục vít 3.3 Đánh giá ảnh hưởng kích thước in bột PCL Mẫu thí nghiệm in sử dụng đầu đùn có kích thước 0.3mm, bột PCL cung cấp trực tiếp cho đầu đùn từ phễu thơng qua trục vít Kích thước lớp in đánh giá chất lượng in có kích thước 10x10mm, gồm lớp đan xen 0°-90° Một số thông số hình học khung in bao gồm kích thước đường in, lỗ in lớp lớp đo số vị trí Hình 3.3 Hình 3.4 kích thước đường in lỗ điều kiện in khác Kết điều kiện in T=100°C, V=6mm/s, and E=8rpm (Hình 3.4b) cho đường in có kích thước đường in lỗ gần với kích thước mong đợi (0.3mm) Vì nhiệt độ T=100°C tốc độ đùn E=8rpm giữ để phân tích ảnh hưởng tốc độ bàn in dải tốc độ 4mm/s, 6mm/s, 8mm/s, and 10mm/s Mẫu in đo sử dụng kính hiển vi Kruss kết hợp với camera phần mềm xử lý kết đo Imagefocus 37 plus V2 Ở tốc độ in, ba mẫu đo, mẫu in đo 02 lớp (L1, L2) vùng in (A1, A2 A3) Hình 3.3 Các vùng phân tích mẫu in a) T=80 °C, V= 6mm/s, E=8rpm c) T=120 °C, V= 6mm/s, E=8rpm b) T=100 °C, V= 6mm/s, E=8rpm d) T=100 °C, V= 6mm/s, E=5rpm e) T=100 °C, V= 6mm/s, E=12rpm Hình 3.4 Kích thước đường in lỗ điều kiện in khác 3.4 Đánh giá ảnh hưởng tốc độ in tới chất lượng in mẫu PCL Hình 3.5 ảnh hưởng tốc độ bàn in tới kích thước đường in lỗ mẫu in Hình 3.6 phân bố kích thước đường in lỗ tốc độ khác Thông số cụ thể mô tả Bảng 3.2 Kết rằng, kích thước đường in có xu hướng giảm lỗ có xu hướng tăng tăng tốc độ bàn in Đường in có xu hướng bị giãn in tốc độ cao Tốc độ in cao vật liệu kéo nhiều Điều giải thích đặc thù nhựa PCL lâu khô khỏi đầu in Với tốc độ in cao, nhựa khó để khơ nên đường in thường bị kéo, ảnh hưởng đến độ xác đường in Chế độ in thí nghiệm V2 cho kết kích thước đường in khoảng cách lỗ hai lớp in sát với kích thước theo lý thuyết 38 Kết độ xốp mẫu in cho thấy độ xốp tăng tốc độ in tăng Tốc độ in V4 cho kết độ xốp cao (71%) Tốc độ in V1 V2 có chiều rộng dịng tốt tốc độ in V3 V4 Hình 3.5 Ảnh hưởng vận tốc bàn in đến độ xác mẫu in 39 Hình 3.6 Phân bố kích thước đường in lỗ tốc độ khác Bảng 3.2 Kết thực nghiệm chế độ in khác TN Tốc độ Nhiệt Tốc độ Kích thước line Kích thước K/lượng Độ xốp trung bình in độ đùn lỗ trung bình mẫu (%) (mm/s) (°C) (vg/phút) (mm) (mm) (g) V1 100 0.311 ±0.007 0.273 ±0.008 0.07 32% V2 100 0.303 ±0.013 0.284 ±0.013 0.05 51% V3 100 0.264 ±0.006 0.318 ±0.008 0.04 61% V4 10 100 0.253 ±0.037 0.327 ±0.017 0.03 71% 3.5 Đánh giá ảnh hưởng tốc độ in tới chất lượng in mẫu bột trộn PCL Để nâng cao đặc tính sinh học khung PCL đặc biệt cho mô xương, số loại ceramic tri calxi phophate (TCP) hay hydroxyappite (HA) sử dụng kết hợp với bột PCL Một loại bột trộn với tỷ lệ PCL (80%) TCP (20%) sử dụng để đánh giá khả in đầu bột Bột trộn sau cân theo tỷ lệ trộn cấp bột trực tiếp vào phễu in tương tự bột PCL tinh khiết Bột trộn PCL-20TCP in với thông số sau: ✔ Đầu in kích thước 0.4 mm ✔ Nhiệt độ in 110°C ✔ Vận tốc trục đùn 13 vòng/phút ✔ Kích thước mẫu in 20mmx20mm ✔ Khoảng cách đường in 0.8mm ✔ Tốc độ in thay đổi từ 11mm-15mm Hình 3.7 mơ tả hình chụp kính hiển vi mẫu in PCL mẫu trộn PCLTCP dùng đầu in 0.4mm Các hạt ceramic TCP quan sát đường in 40 100%PCL Hình 3.7 Mẫu in PCL (a) mẫu in trộn80%PCL-20%TCP PCL-TCP (b) dùng đầu in 0.4mm Hình 3.8 cho thấy hình ảnh chụp kính hiển vi mẫu in trộn PCL-TCP hai tốc độ khác 11mm/s 15mm/s điều kiện nhiệt độ 110°C tốc độ đùn 13 vòng/phút 41 11mm/s 15mm/s Hình 3.8 Hình ảnh chụp kính hiển vi mẫu in bột trộn PCL-TCP tốc độ in 11mm/s 15mm/s Ảnh hưởng tốc độ in tới kích thước đường in thể Hình 3.9 Bảng 3.3 Kết cho thấy trộn bột, độ ổn định kích thước đường in tốt hơn, điều giải thích bột trộn khơ hơn, đường in nhanh khơ nên bị kéo Khi in bột trộn, tốc độ bàn in đẩy lên cao in bột PCL tinh khiết Kết cho thấy, đầu in bột có khả in không với bột PCL tinh khiết mà với bột PCL trộn ceramic với tỷ lệ hợp lý Lượng ceramic trộn vào PCL cho phép cải thiện đặc tính in nhựa PCL 42 Bột trộn 80%PCL + 20%TCP 0.44 Kích thước đường in (mm) 0.42 0.40 0.38 0.36 0.34 0.32 V1 V2 V4 V3 V5 Vận tốc bàn in (mm/s) Hình 3.9 Ảnh hưởng tốc độ in tới kích thước đường in bột PCL-TCP Bảng 3.3 Kết thực nghiệm vận tốc in khác bột trộn PCL-TCP Tốc độ in (mm/s) Nhiệt độ Tốc độ đùn (°C) (vg/phút) Kích thước line trung bình (mm) V1 11 110 13 0.415 ±0.003 V2 12 110 13 0.401 ±0.004 V3 13 110 13 0.389 ±0.005 V4 14 110 13 0.364 ±0.06 V5 15 110 13 0.348 ±0.05 TN 43 Kết luận chương Kết in thử nghiệm với đầu in thiết kế cho thấy hoạt động ổn định với trục vít teflon lõi thép Khi tốc độ bàn in tăng kích thước đường in giảm lỗ in to lên Khả in bột trộn tỷ lệ 20% tốt so với bột tinh khiết thời gian khô đường in nhanh Ở điều kiện in T=100°C, V=6mm/s, and E=8rpm cho kích thước đường in bột PCL tinh khiết gần so với thiết kế 0.3 mm Ở điều kiện in T=110°C, V=12mm/s, and E=13rpm cho kích thước đường in bột 80PCL-20TCP gần so với thiết kế 0.4 mm 44 CHƯƠNG KẾT LUẬN Luận văn hoàn thành mục tiêu nghiên cứu đưa sở khoa học, phương pháp thiết kế, điều khiển đầu in bột máy in 3D cho khung hỗ trợ công nghệ mô sinh học Luận văn đạt kết cụ thể sau: • Luận văn khảo sát đặc điểm khả hoạt động khung nuôi cấy mô sinh học máy in 3D để tạo khung Việt Nam giới • Thiết kế, chế tạo vận hành mơ hình máy in 3D dùng để in mẫu khung hỗ trợ • Khảo sát, đánh giá ảnh hưởng thông số điều khiển đến khả hoạt động máy chất lượng mẫu in • Kết thực nghiệm cho thấy xác ổn định hệ thống máy in việc chế tạo khung hỗ trợ Các thông số ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm nhiệt độ, hệ số đùn vận tốc gia tốc phân tích đánh giá Kết luận văn sở tham khảo hữu ích cho nghiên cứu thiết kế chế tạo đầu in bột máy in 3D phương pháp chế tạo khung hỗ trợ công nghệ mô sinh học Phạm vi nghiên cứu luận văn giới hạn phịng thí nghiệm, nhằm đưa nghiên cứu ứng dụng vào thực tiễn, cần nghiên cứu chuyên sâu lĩnh vực y sinh nói chung cụ thể công nghệ mô sinh học 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO 10 11 Gleadall, A., D Visscher, J Yang, D Thomas, and J Segal: Review of additive manufactured tissue engineering scaffolds: relationship between geometry and performance Burns & Trauma 61-16 (2018) Jahani, B., X Wang, and A Brooks: Additive Manufacturing Techniques for Fabrication of Bone Scaffolds for Tissue Engineering Applications Recent Progress in Materials 2(3), 1-41 (2020) Paula, A., M Madrid, A Paola, S.M Vrech, and M.A Sanchez: Materials Science & Engineering C Advances in additive manufacturing for bone tissue engineering sca ff olds Materials Science & Engineering C 100(March), 631-644 (2019) Gul, J.Z., M Sajid, M.M Rehman, G.U Siddiqui, I Shah, K.H Kim, J.W Lee, and K.H Choi: 3D printing for soft robotics - a review Sci Technol Adv Mater 19(1), 243-262 (2018) Justino Netto, J.M., H.T Idogava, L.E Frezzatto Santos, Z.d.C Silveira, P Romio, and J.L Alves: Screw-assisted 3D printing with granulated materials: a systematic review Int J Adv Manuf Technol 115(9-10), 2711-2727 (2021) Annoni, M., H Giberti, and M Strano: Feasibility Study of an Extrusionbased Direct Metal Additive Manufacturing Technique Procedia Manufacturing 5916-927 (2016) Canessa, E., M Baruzzo, and C Fonda: Study of Moineau-based pumps for the volumetric extrusion of pellets Additive Manufacturing 17143150 (2017) Liu, F., S Hinduja, and P Bartolo: Design, Fabrication and Initial Evaluation of a Novel Hybrid System for Tissue Engineering Applications Procedia CIRP 65213-218 (2017) Khondoker, M.A.H and D Sameoto: Direct coupling of fixed screw extruders using flexible heated hoses for FDM printing of extremely soft thermoplastic elastomers Progress in Additive Manufacturing 4(3), 197209 (2019) Dỏvila, J.L., M.S Freitas, P Inforỗatti Neto, Z.C Silveira, J.V.L Silva, and M.A D'Ávila: Fabrication of PCL/β-TCP scaffolds by 3D mini-screw extrusion printing J Appl Polym Sci 133(15), 1-9 (2016) Shor, L., S Gỹỗeri, X Wen, M Gandhi, and W Sun: Fabrication of threedimensional polycaprolactone/hydroxyapatite tissue scaffolds and osteoblast-scaffold interactions in vitro Biomaterials 28(35), 5291-5297 (2007) 46 12 13 14 Hou, Y., W Wang, and P Bártolo: Novel Poly(ɛ-caprolactone)/Graphene Scaffolds for Bone Cancer Treatment and Bone Regeneration https://home.liebertpub.com/3dp 7(5), 222-229 (2020) Huang, B., C Vyas, I Roberts, Q.A Poutrel, W.H Chiang, J.J Blaker, Z Huang, and P Bártolo: Fabrication and characterisation of 3D printed MWCNT composite porous scaffolds for bone regeneration Mater Sci Eng., C 98(June 2018), 266-278 (2019) Liu, F., C Vyas, G Poologasundarampillai, I Pape, S Hinduja, W Mirihanage, and P.J Bartolo: Process-Driven Microstructure Control in Melt-Extrusion-Based 3D Printing for Tailorable Mechanical Properties in a Polycaprolactone Filament Macromol Mater Eng 303(8), 18001731800173 (2018) 47 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Đề tài: Nghiên cứu thiết kế, điều khiển đầu in bột cho máy in 3D khung hỗ trợ ứng dụng công nghệ mô sinh học Tác giả luận văn: Bùi Huy Hoàng Người hướng dẫn: TS Nguyễn Kiên Trung Nội dung tóm tắt: a Lý chọn đề tài Công nghệ in 3D phát triển sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực công nghiệp, đời sống sản xuất, xây dựng y tế không sản phẩm mẫu mà sản phẩm sử dụng cuối Trong hai thập niên trở lại đây, công nghệ in 3D áp dụng nhiều công nghệ mô để tạo mô kỹ thuật mô xương, da, sụn thay phận bị hư hỏng hay khiếm khuyết người b) Mục đích nghiên cứu luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu Luận văn nghiên cứu thiết kế điều khiển đầu in bột cho máy in 3D để in khung hỗ trợ với tiêu yêu cầu công việc nuôi cấy mô Thông qua khảo sát yếu tố đặc trưng cho khung hỗ trợ, nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng số tham số điều khiển đến khả hoạt đông hệ thống c) Tóm tắt đọng nội dung đóng góp tác giả Luận văn khảo sát đặc điểm khả hoạt động khung nuôi cấy mô sinh học máy in 3D để tạo khung Thiết kế, chế tạo vận hành mơ hình máy in 3D dùng để in mẫu khung hỗ trợ Khảo sát, đánh giá ảnh hưởng thông số điều khiển đến khả hoạt động máy chất lượng mẫu in Kết thực nghiệm cho thấy xác ổn định hệ thống máy in việc chế tạo khung hỗ trợ Các thông số ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm nhiệt độ, hệ số đùn vận tốc gia tốc phân tích đánh giá d) Kết luận Luận văn sở tham khảo hữu ích cho nghiên cứu thiết kế chế tạo đầu in bột máy in 3D phương pháp chế tạo khung hỗ trợ công nghệ mô sinh học Phạm vi nghiên cứu luận văn giới hạn phịng thí nghiệm, nhằm đưa nghiên cứu ứng dụng vào thực tiễn, cần nghiên cứu chuyên sâu lĩnh vực y sinh nói chung cụ thể công nghệ mô sinh học 48