美國nScrypt品牌電子材料3D打印儀系統(tǒng)

3D打印系統(tǒng)是一種易于使用、可幫助研究機(jī)構(gòu)與企業(yè)的研究人員，快速開發(fā)新電子材料、新電子器件、試驗(yàn)工藝與原型。應(yīng)用包括從柔性電路、新型傳感器、新能源器件可佩帶電子等。

配置打印粘度從1 centipoise (cps) 到1,000,000 cps的多種材料的智能打印噴頭系統(tǒng)。

電子材料3D打印儀器可應(yīng)用于包括從柔性電路、傳感器、能源器件、RFID 標(biāo)簽、光電顯示器、DNA 陣列、光學(xué)透鏡和可佩帶電子等領(lǐng)域。

nScrypt公司簡介：
nScrypt, Inc.公司主要生產(chǎn)智能微擠出噴頭和3D打印機(jī)，已經(jīng)廣泛而深入對一些列的材料進(jìn)行了可擠出的實(shí)驗(yàn)；其智能打印噴頭（SmartPump?）相對于其他公司的打印噴頭具有顯著的優(yōu)勢。該公司**于3D打?。?D printing）、直接打印（direct printing）和微沉積（micro dispensing）領(lǐng)域的研究，已經(jīng)擁有了能夠在太陽能電池金屬化（solar cell metallization）、微電子材料、生命科學(xué)和化學(xué)制藥行業(yè)能夠應(yīng)用的打印技術(shù)。 
該公司的3D打印機(jī)（圖一）主要包括兩個(gè)系列： 桌面系列（Tabletop-Series） 和3Dns系列(3Dn-Series)；其智能打印噴頭（圖二）主要包括：智能噴頭（Smart Pump），混合噴頭（Mixer）濺射噴頭（Sprayer）。多種類型的擠出噴頭和和不同規(guī)格的3D打印機(jī)搭配使用，令該公司3D打印機(jī)具有更大的DIY空間，能夠在不同領(lǐng)域具有更加廣泛的應(yīng)用。
在生物打印組織工程領(lǐng)域，該公司擁有成熟的技術(shù)和豐富的經(jīng)驗(yàn)，共提供了兩種機(jī)型可以進(jìn)行生物組織打印，分別是桌面機(jī)（Tabletop-Series）和3Dn-300，這兩種機(jī)型和該公司的智能噴頭配合，可以成功進(jìn)行組織工程支架打印，該公司的打印機(jī)在電腦輔助生物技術(shù)/電腦輔助加工技術(shù)（ Computer Aided Biology (CAB)/Computer Aided Machining (CAM) technolog）幫助下，利用智能打印噴頭**真正實(shí)現(xiàn)了根據(jù)需求實(shí)時(shí)大規(guī)模定制多種人類組織和器官。而且，該公司也在生物打印材料方面也有豐富的經(jīng)驗(yàn)，研究過多種生物材料的可打印性能。

圖一，3D打印機(jī)

圖二，智能打印噴頭系列

圖三， 生物打印技術(shù)概述
nScrypt公司的的智能打印噴頭簡介 
nScrypt公司主要包含三個(gè)系列打印噴頭（圖一）：擠出打印噴頭（Smart Pump）、主動(dòng)混合打印噴頭(Mixer)和濺射打印噴頭（sprayer）。這三個(gè)系列噴頭又有多個(gè)不同的型號(hào)，以滿足打印不同的精度的的要求。這個(gè)打印噴頭系擁有統(tǒng)一移動(dòng)平臺(tái)和控制軟件以及高度感應(yīng)器（Height Sensors）包括供給測高探針和激光探針（touch probe，laser）等，有效的幫助打印機(jī)進(jìn)行**打印。

圖一，打印噴頭系列圖示
這個(gè)打印針頭系統(tǒng)幾乎可以打印任何東西！如圖二

圖二，無所不能的智能打印噴頭

混合打印噴頭（Mixer）

混合打印噴頭又叫主動(dòng)混合打印噴頭，可滿足研究過程中的多組分加工過程，主要應(yīng)用多組分環(huán)氧樹脂、生物高分子等，主動(dòng)混合要求混合均勻，小的混合體積，和較短的停留時(shí)間。相對于被動(dòng)混合，主動(dòng)混合有自發(fā)性、更容易達(dá)到均勻混合的目的。這里主要介紹三組分混合打印噴頭（圖三）。該打印噴頭擁有三個(gè)獨(dú)立控制的線性活塞推動(dòng)進(jìn)料嘴來進(jìn)行原料混合稱為混料缸（mixing bowl），然后原料被注入到800微米的不銹鋼槽中進(jìn)行自發(fā)均勻混合?；旌鲜疽馊鐖D四。 

圖三，三組分混合打印噴頭

圖四，三種原料進(jìn)行混合示意圖，青色代表混合均勻。

直接打印

直接打印的即使用智能打印噴頭（圖五）打印，

它擁有如下優(yōu)勢：

1. 無掩膜（Maskless）
2. 可以打印幾乎任何材料：金屬，陶瓷，磁性材料，聚合物，半導(dǎo)體，和活細(xì)胞
3. CAD/CAM是的具有高度重復(fù)性
4. 快速成型
5. 高效材料利用率
6. 環(huán)境友好性

圖五，智能打印噴頭

硬件特點(diǎn)

1. 納米**噴頭（Patented Nano Pumping）,擁有專用倒吸控制裝置。
2. Z軸跟蹤（Z tracking）
3. CA結(jié)合圖形定義（CAD defined geometry）容易進(jìn)行修改和無掩膜制造。
4. 手把手教學(xué)。

打印案例

1. 動(dòng)態(tài)打印和保形打印

圖六，可以直接活體打印和在不均一表面打印

1. 可以直接在活體生物上打印（圖七）

圖七，活體生物打印

1. 直接打印支架

圖八，直接打印的PCL生物支架

3.濺射打印噴頭（圖九）

濺射打印的時(shí)候，*高可以打印5000cp的材料。 

圖九，濺射打印噴頭構(gòu)造

圖十，濺射打印噴墨打印示意圖
綜上所述，上述三種打印噴頭的設(shè)計(jì)可以滿足各種材料的打印要求。無論是直接打印，混合打印和濺射打印，都具有很高的材料兼容性和使用性，對于科學(xué)研究和工業(yè)制造具有巨大的促進(jìn)作用，而Z軸跟蹤技術(shù)在不規(guī)則表面打印的時(shí)候至關(guān)重要。因此，這是一個(gè)精密、高度可重復(fù)的3D打印技術(shù)平臺(tái)。

nscrypt3D打印機(jī)系統(tǒng)簡介 
3Dn-series 系列打印機(jī) 
3Dn-series 系列打印機(jī)將精密打印靈活DIY高度整合在了一起，讓你即可以實(shí)現(xiàn)精密打印同時(shí)也能夠滿足特殊要求。3Dn-series 系列可以提供均一的日常使用微沉積系統(tǒng)或者滿足特殊的3D打印微沉積應(yīng)用。它的鑄鋁結(jié)構(gòu)、花崗巖基座和精密Aerotech精密龍門笛卡爾龍門系統(tǒng)都是實(shí)現(xiàn)精密打印的有力保障，系統(tǒng)的精密光學(xué)算法則為你控制這個(gè)系統(tǒng)提供無可比擬的優(yōu)勢。
我們的獨(dú)特的網(wǎng)格映射和路徑映射技術(shù)則可以為不均一表面的涂覆打印提供方便。例如，如果一個(gè)電路板是傾斜的或者一個(gè)托盤高度不均一，在這個(gè)網(wǎng)格映射和路徑映射技術(shù)的幫助下，不需要調(diào)整這個(gè)電路板或者托盤的位置，即可實(shí)現(xiàn)在其表面的精密打印。不管這個(gè)表面結(jié)構(gòu)如何，三維映射都能夠幫我們實(shí)現(xiàn)在其表面的**連續(xù)打印。
此外，這個(gè)機(jī)器也是可以高度DIY的機(jī)型?？梢园凑漳愕膶?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行組裝修改，以滿足實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求。其單位擠出體積、控制系統(tǒng)（handling system）、外觀（ vision）、燈光（ lighting）、用戶操作界面和部分移動(dòng)平臺(tái)都可以進(jìn)行修改來滿足新要求?？赡芗夹g(shù)有點(diǎn)難度，但是只要你想，都能夠?qū)崿F(xiàn)。
這個(gè)系統(tǒng)隨之搭配的智能打印噴頭系統(tǒng)（SmartPump?）可以搭配多種智能的打印噴頭（點(diǎn)擊查看智能擠出噴頭介紹），可以幫助實(shí)現(xiàn)打印粘度從1 centipoise (cps) 到1,000,000 cps的多種材料，只要你有材料（無論是生物材料、無機(jī)材料、有機(jī)材料），為何不嘗試一下呢！伺服控制噴頭（servo-controlled pump ）可以打印點(diǎn)和線，可以直徑能夠達(dá)到50μm；并且，其單位擠出的體積可以**控制。微沉積噴頭（ micro dispense pump）可以提供動(dòng)態(tài)的沉積控制，并且隨著材料的改變，噴頭的控制軟件可以隨之改變來來實(shí)現(xiàn)更好的控制效果。

3Dn-series優(yōu)勢

• 該系列3D打印機(jī)采用的aerotech公司的Aerotech AGS1000 Gantry（3Dn-300 Series）和Aerotech AGS1500 Gantry（3Dn-450 Series和 3Dn-600 Series）笛卡爾龍門系統(tǒng)作為移動(dòng)平臺(tái)同時(shí)使用A3200作為控制器，來進(jìn)行**控制。而aerotech公司在精密定位平臺(tái)和運(yùn)動(dòng)控制處于****地位。
• 打印分辨率高，到了亞微米級別，為0.1微米。因此，這對于生物打印，尤其是對于****制造，復(fù)雜的機(jī)體生物組織的打印，具有巨大的幫助促進(jìn)作用。
• 3Dn-300可以作為專門的生物打印機(jī)，配合多種打印噴頭的使用，可以進(jìn)行多種生物材料打印、生物三維細(xì)胞支架打印、復(fù)雜組織結(jié)構(gòu)打印、器官模型的打印等。
• 可選擇的多種智能噴頭系統(tǒng)：SmartPump? 100， Heated SmartPump? 100， SmartPump? 20， Pneumatic Pressure Pump， Heated Pneumatic Pressure Pump， ηPD Positive Displacement Pump， ηDrill Micro；利用這些噴頭系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)單一材料的擠出打印，濺射打印，打印點(diǎn)、面、線、三維結(jié)構(gòu)等。
• 可以直接輸入CAD的.DWG文件，方便進(jìn)行三維模型設(shè)計(jì)輸入
• 兼容多種打印材料，可以進(jìn)行生物打印，無機(jī)材料打印，電路打印，電阻打印等等；功能強(qiáng)大
1. 行程大，其X/Y/Z方向的*大行程分別可達(dá)：3Dn-300,300mm×300mm×100mm;3Dn-450,450mm×50mm×150mm;3Dn-600,600mm×600mm×150mm 。

速度高，X/Y方向的移動(dòng)打印速度*大均可以達(dá)到300mm/s（3Dn-300 Series）和500mm/s（3Dn-450 Series和 3Dn-600 Series），Z方向*大速度可達(dá)100mm/s（3Dn-300 Series）150mm/s（3Dn-450 Series和 3Dn-600 Series），在這樣的打印速度下，3D構(gòu)筑模型的速率被成倍的提高。

適用范圍

只要是能夠用來打印的材料，都可以進(jìn)行打印。配合該公司的**智能擠出泵噴頭系統(tǒng)，可以進(jìn)行多種材料的打印。包括單一擠出打印，混合擠出打印和濺射噴墨打印等，該打印機(jī)不但可以打印常規(guī)的線結(jié)構(gòu)，還可以打印點(diǎn)、柱等特殊結(jié)構(gòu)?？梢远喾N材料的打印。 
行打印的生物支架材料。

1. 聚已內(nèi)酯(PCL)，PCL經(jīng)常使用與生物可降解支架材料的打印，形成具有空隙和強(qiáng)度的支架結(jié)構(gòu)?？梢杂糜?*釋放和抗體載體等。
2. Ⅰ型膠原，這個(gè)一個(gè)具有生物活性，可以部分溶解的水凝膠，能夠?qū)⒓?xì)胞包括在三維結(jié)構(gòu)內(nèi)，進(jìn)行三維培養(yǎng)，同時(shí)打印成特殊的三維細(xì)胞結(jié)構(gòu)。
3. Pluronic F-127,是一種水凝膠結(jié)構(gòu)，具有溫度敏感性，可以用來做支架材料的打印
4. 瓊脂糖 可以在高溫下進(jìn)行打印，做支架材料

無機(jī)材料的打印

1. 羥基磷灰石
2. 電阻
3. 焊料

打印機(jī)使用案例

1. 無機(jī)材料打印[1]

1. 生物材料打印案例[2-4]

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圖13，人體白細(xì)胞的打印

[1] Li B, Clark PA, Church KH, Asme. Robust direct-write dispensing tool and solutions for micro/meso-scale manufacturing and packaging. New York: Amer Soc Mechanical Engineers; 2007.
[2] Li B, Roy TD, Smith CM, Clark PA, Church KH, Asme. A robust true direct-print technology for tissue engineering. New York: Amer Soc Mechanical Engineers; 2007.
[3] Smith CM, Stone AL, Parkhill RL, Stewart RL, Simpkins MW, Kachurin AM, et al. Three-dimensional bioassembly tool for generating viable tissue-engineered constructs. Tissue Eng 2004;10:1566-76.
[4] Kachurin AM, Stewart RL, Church KH, Warren WL, Fisher JP, Mikos AG, et al. Direct-write construction of tissue-engineered scaffolds. In: BarCohen Y, Zhang QM, Fukada E, Bauer S, Chrisey DB, Danforth SC, editors. Electroactive Polymers and Rapid Prototyping. Warrendale: Materials Research Society; 2002. p. 351-6.
 
3Dn-Tabletop 桌面級3D打印機(jī) 
nSrypt的桌面級打印機(jī)3Dn-Tabletop在3D打印精度和擠出體積的控制方面都具有****的精密度。它的*大特點(diǎn)是使用了高度**的Aerotech Pro 115系統(tǒng)，在工業(yè)應(yīng)用中具有*好的打?。╔YZ）精度。這個(gè)機(jī)器可以進(jìn)行DIY，很多構(gòu)件都可以重新配置，其單位擠出體積、形態(tài)、光照和圖形用戶界面甚至部分的驅(qū)動(dòng)平臺(tái)都可以被改變來滿足你的新要求。同時(shí)，它還是一款生物打印機(jī)，能夠進(jìn)行多種生物材料打印，三維生物支架打印，器官模擬打印等。

優(yōu)勢

• 分辨率非常高，在X/Y/Z方向均達(dá)到了0.5微米，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越目前市面上的絕大部分打印機(jī)。這其高精度的實(shí)線主要是借助于aerotech Pro 115動(dòng)力平臺(tái)和Aerotech A3200 控制器。而aerotech公司在精密定位平臺(tái)和運(yùn)動(dòng)控制處于****地位。
• 可選擇的多種智能打印噴頭系統(tǒng)：SmartPump? 100，Heated SmartPump? 100， SmartPump? 20， Pneumatic Pressure Pump，Heated Pneumatic Pressure Pump，PD Positive Displacement Pump，Drill Micro，Three-head Mixer Pump等，利用這些噴頭系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)單一材料的擠出打印，多種材料的均勻混合打印、濺射打印，打印點(diǎn)、面、線、三維結(jié)構(gòu)等。（點(diǎn)擊查看智能打印噴頭系統(tǒng)介紹）
• 可以直接輸入CAD的.DWG文件，方便進(jìn)行三維模型設(shè)計(jì)輸入。
• 兼容多種打印材料，可以進(jìn)行生物打印，無機(jī)材料打印，電路打印，電阻打印等等；功能強(qiáng)大。
• 行程大，其X/Y/Z方向的*大行程分別可達(dá)：300/150/100mm。
• 速度高，X/Y方向的移動(dòng)打印速度*大均可以達(dá)到100mm/s，Z方向*大速度可達(dá)50mm/s，這對于高精度的打印機(jī)是一個(gè)挑戰(zhàn)。可以實(shí)現(xiàn)在高精密的條件下，快速的構(gòu)建打印模型，減少打印時(shí)間，同時(shí)保證模型的精細(xì)度。
• 該桌面打印機(jī)的實(shí)際打印精度高、對材料兼容能力，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了桌面的范圍，甚至比一些研究型的3D打印機(jī)功能更加強(qiáng)大。


更多參數(shù)請看附件。

適用范圍

只要是能夠用來打印的材料，都可以進(jìn)行打印。配合該公司的**智能打印噴頭系統(tǒng)，可以進(jìn)行多種材料的打印。包括單一擠出打印，混合擠出打印和濺射噴墨打印等，該打印機(jī)不但可以打印常規(guī)的線結(jié)構(gòu)，還可以打印點(diǎn)、柱等特殊結(jié)構(gòu)。可以多種材料的打印。 
行打印的生物支架材料。

1. 聚已內(nèi)酯(PCL)，PCL經(jīng)常使用與生物可降解支架材料的打印，形成具有空隙和強(qiáng)度的支架結(jié)構(gòu)?？梢杂糜?*釋放和抗體載體等。
2. Ⅰ型膠原，這個(gè)一個(gè)具有生物活性，可以部分溶解的水凝膠，能夠?qū)⒓?xì)胞包括在三維結(jié)構(gòu)內(nèi)，進(jìn)行三維培養(yǎng)，同時(shí)打印成特殊的三維細(xì)胞結(jié)構(gòu)。
3. Pluronic F-127,是一種水凝膠結(jié)構(gòu)，具有溫度敏感性，可以用來做支架材料的打印
4. 瓊脂糖可以在高溫下進(jìn)行打印，做支架材料

無機(jī)材料的打印

1. 羥基磷灰石
2. 電阻
3. 焊料

打印機(jī)使用案例圖片


圖1.生物支架材料



圖2.打印點(diǎn)


圖3.打印垂直柱體



圖4.打印聚已酸內(nèi)酯（PCL）三維支架和立體結(jié)構(gòu)

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