Técnica de Imagem Frugal de Fluxo Capilar através de Pós de Impressão Polimérica Tridimensional

O jateamento de aglutinante à base de jato de tinta em mídia de pó representa uma tecnologia importante na manufatura aditiva (impressão 3D). O processo de jateamento do aglutinante começa com a deposição de fluidos funcionais em mídia de pó usando um processo de impressão a jato de tinta de digitalização. Especificamente, uma cabeça de impressão a jato de tinta se traduz sobre a superfície do pó, depositando o agente de ligação líquido em uma superfície de pó e, assim, formando uma parte sólida de forma camada por camada¹. As tecnologias de jato de aglutinante baseadas em jato de tinta geralmente incluem areia, pós metálicos e pós poliméricos. No entanto, para expandir o espaço dos materiais no jateamento de ligantes, é necessária uma abordagem fundamental para investigar as interações fluido-pó e pó-pó, tribologia, densidade de embalagem de pó e agregação de partículas. Especificamente, para interações fluido-pó, existe uma necessidade crítica para a capacidade de visualizar o fluxo de fluido através de leitos de pó em tempo real. Isso promete ser uma ferramenta poderosa para os pesquisadores incluírem como técnica de caracterização e, potencialmente, como método de triagem para diferentes combinações de fluidos e pós ^2,3,4, bem como sistemas mais complexos^, como sistemas de impressão 3D de concreto que utilizam métodos de leito de partículas.

O desenvolvimento de novas técnicas de imagem de transporte molecular e coloidal, incluindo nanopartículas, é uma área ativa de investigação em estudos microfluídicos e milifluídicos. Sondar interações intermoleculares por técnicas de imagem pode ser um desafio, já que pouco trabalho foi feito para investigar esses tipos de interações sob as condições de fluxo de fluido insaturado e instável. Muitos dos estudos relatados na literatura têm se concentrado em um meio saturado, pré-molhado e poroso, como o grânulo de vidro 5,6,7,8,9,10,11,12 e solos 13,14,15,16,17,18 . Essa técnica proporciona uma abordagem não invasiva, resultando em alta resolução temporal e espacial 2,3,4,19. Além disso, a técnica desenvolvida fornece um novo método para caracterizar e quantificar o transporte de partículas em nanoescala e em escala mícron em uma variedade de meios porosos, com foco em pós poliméricos.

A técnica proposta utiliza um dispositivo móvel para registrar o transporte fluídico insaturado e instável através de meios poliméricos porosos com dimensões de partículas que são representativas dos pós usados em sistemas de impressão 3D que utilizam tecnologias de fusão fluídica em leito de pó. Essa técnica é vantajosa, pois as células de fluxo são econômicas, reutilizáveis, pequenas e de fácil manuseio, ilustrando os aspectos dominantes da ciência frugal. A capacidade de implementar esses experimentos simples em um estudo de campo é muito direta, eliminando as complicações, o custo e o tempo necessários na microscopia óptica. Dada a facilidade de criar a configuração, o acesso a resultados rápidos e o número mínimo de requisitos de amostra, essa técnica é uma plataforma ideal para triagem diagnóstica.