Tato práce je zaměřena na studium a optimalizaci tiskových parametrů pro 3D tisk polykaprolaktonu. Zvolenými tiskovými metodami byla termoplastická extruze a pneumatická mikroextruze. Sledovanými tiskovými parametry byla teplota tiskové hlavy, vytlačovací tlak, průměr trysky či jehly, rychlost tisku a teplota tiskové podložky. Dále byla optimalizována směs polykaprolaktonu s dobrými rozpouštědly případně s přídavkem špatného rozpouštědla za účelem tvorby strukturovaných 3D tištěných objektů. Tištěné objekty v podobě mřížek byly sledovány pomocí elektronové mikroskopie a kontaktní profilometrie. Z výsledků vyplývá, že zvolením vhodné třísložkové směsi polymeru, dobrého a špatného rozpouštědla lze poměrně jednoduše a v jednom kroku připravit strukturované objekty. S ohledem na možné využití těchto struktur pro budoucí studium buněčných interakcí byla pomocí infračervené spektroskopie ověřena čistota výtisku, jenž obsahuje pouze polykaprolakton bez rozpouštědel.
Anotace v angličtině
This work is focused on the study and optimization of printing parameters for 3D printing of polycaprolactone. The selected printing methods were thermoplastic extrusion and pneumatic microextrusion. The monitored printing parameters were the print head temperature, the extrusion pressure, the diameter of the nozzle or needle, the printing speed and the temperature of the print bed. Furthermore, the mixture of polycaprolactone with good solvents or with the addition of poor solvent was optimized in order to create structured 3D printed objects. Printed objects in the form of grids were monitored by electron microscopy and contact profilometry. The results show that by selecting a suitable three-component mixture of polymer, good and bad solvent, structured objects can be prepared relatively easily in one step. With regard to the possible use of these structures for the future study of cell interactions, the purity of the printed product, which contains only solvent-free polycaprolactone, was verified by infrared spectroscopy.
Klíčová slova
Extruzní 3D tisk, Polykaprolakton, Strukturované povrchy, Biomateriály
Klíčová slova v angličtině
Extrusion 3D printing, Polycaprolactone, Structured surfaces, Biomaterials
Rozsah průvodní práce
46 s.
Jazyk
CZ
Anotace
Tato práce je zaměřena na studium a optimalizaci tiskových parametrů pro 3D tisk polykaprolaktonu. Zvolenými tiskovými metodami byla termoplastická extruze a pneumatická mikroextruze. Sledovanými tiskovými parametry byla teplota tiskové hlavy, vytlačovací tlak, průměr trysky či jehly, rychlost tisku a teplota tiskové podložky. Dále byla optimalizována směs polykaprolaktonu s dobrými rozpouštědly případně s přídavkem špatného rozpouštědla za účelem tvorby strukturovaných 3D tištěných objektů. Tištěné objekty v podobě mřížek byly sledovány pomocí elektronové mikroskopie a kontaktní profilometrie. Z výsledků vyplývá, že zvolením vhodné třísložkové směsi polymeru, dobrého a špatného rozpouštědla lze poměrně jednoduše a v jednom kroku připravit strukturované objekty. S ohledem na možné využití těchto struktur pro budoucí studium buněčných interakcí byla pomocí infračervené spektroskopie ověřena čistota výtisku, jenž obsahuje pouze polykaprolakton bez rozpouštědel.
Anotace v angličtině
This work is focused on the study and optimization of printing parameters for 3D printing of polycaprolactone. The selected printing methods were thermoplastic extrusion and pneumatic microextrusion. The monitored printing parameters were the print head temperature, the extrusion pressure, the diameter of the nozzle or needle, the printing speed and the temperature of the print bed. Furthermore, the mixture of polycaprolactone with good solvents or with the addition of poor solvent was optimized in order to create structured 3D printed objects. Printed objects in the form of grids were monitored by electron microscopy and contact profilometry. The results show that by selecting a suitable three-component mixture of polymer, good and bad solvent, structured objects can be prepared relatively easily in one step. With regard to the possible use of these structures for the future study of cell interactions, the purity of the printed product, which contains only solvent-free polycaprolactone, was verified by infrared spectroscopy.
Klíčová slova
Extruzní 3D tisk, Polykaprolakton, Strukturované povrchy, Biomateriály
Klíčová slova v angličtině
Extrusion 3D printing, Polycaprolactone, Structured surfaces, Biomaterials
Zásady pro vypracování
Vypracujte literární rešerši na dané téma.
Proveďte experimenty zaměřené na optimalizace procesních parametrů 3D tisku vybraných materiálů na bázi syntetických polymerů.
Proveďte charakterizaci tištěných struktur pomocí dostupných mikroskopických a profilometrických technik.
Výsledky přehledně diskutujte a zhodnoťte.
Zásady pro vypracování
Vypracujte literární rešerši na dané téma.
Proveďte experimenty zaměřené na optimalizace procesních parametrů 3D tisku vybraných materiálů na bázi syntetických polymerů.
Proveďte charakterizaci tištěných struktur pomocí dostupných mikroskopických a profilometrických technik.
Výsledky přehledně diskutujte a zhodnoťte.
Seznam doporučené literatury
STAMM, Manfred. Polymer Surfaces and Interfaces: Characterization, Modification and Applications. Springer, Berlin, Heidelberg, 2008. ISBN 978-3-540-73864-0.
OVSIANIKOV, Aleksandr, James YOO a Vladimir MIRONOV. 3D Printing and Biofabrication. Springer, Cham, 2018. ISBN 978-3-319-40498-1.
MILLING, Andrew J. Surface Characterization Methods: Principles, Techniques, and Applications. CRC Press, 1999. ISBN 978-0824773366.
Seznam doporučené literatury
STAMM, Manfred. Polymer Surfaces and Interfaces: Characterization, Modification and Applications. Springer, Berlin, Heidelberg, 2008. ISBN 978-3-540-73864-0.
OVSIANIKOV, Aleksandr, James YOO a Vladimir MIRONOV. 3D Printing and Biofabrication. Springer, Cham, 2018. ISBN 978-3-319-40498-1.
MILLING, Andrew J. Surface Characterization Methods: Principles, Techniques, and Applications. CRC Press, 1999. ISBN 978-0824773366.
Přílohy volně vložené
-
Přílohy vázané v práci
ilustrace, grafy, tabulky
Převzato z knihovny
Ne
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
Student představil komisi výsledky své bakalářské práce. Komise byla seznámena s posudky a hodnocením vedoucího (B-velmi dobře) a oponenta (C-dobře). V rámci posudků byly studentovi položeny následující dotazy oponenta: 1) Jak bylo zmíněno v komentářích k bakalářské práci, autor by se měl do budoucna vyvarovat použití hovorových výrazů, jako například na konci str. 22 kde píšete, že elektrony mohou zkoumanou oblast "vypalovat". Co tím myslíte?
2) Jaký byl rozměr tištěných mřížek uvedených v pravém horním rohu na Obr. 14 až 22?
3) V textu používáte termíny jako termoplastická extruze a pneumatická mikroextruze. Vysvětlete rozdíl mezi těmito dvěma technikami.
4) V grafu 1 až 4 uvádíte data z kontaktního profilometru. Jakou jinou profilometrickou techniku můžete použít pro přesnější analýzu povrchových prohlubní o rozměru v řádech jednotek mikrometrů? S odpověďmi na otázky byl oponent spokojen. Byly zcela zodpovězeny.
Poté byla vedena diskuze o bakalářské práci, během které byly jednotlivými členy komise položeny následující dotazy: prof. Slobodian - Vysvětlete pojem biomateriál. Dotaz byl zcela zodpovězen. Doc. Kuřitka - Co zabraňuje výtoku roztoku polymeru z trysky pneumatické tiskové hlavy? Student zcela zodpověděl otázku. Dr. Mrázek - Jaké jsou rozměrové limity výsledných objektů? Dotaz byl zcela zodpovězen. Student prokázal dobré teoretické znalosti dané problematiky a schopnost jejich aplikace. Obhajoba bakalářské práce byla přesvědčivá.