Development of a Melt Electrowriting 3D Printer

Goal of the thesis: This thesis was made to describe the techniques, processes, problems and solutions encountered during the development of the Melt Electrowriting Machine. The main focus is to allow better printing of planar meshes, new systems for tubular meshes, and general quality of printing improvements. Approach: The project will start from 3D models, which will be developed into the prototype starting from the main modifications on the third axis and rotating mandrel. Any relevant problem occurred during operations will be notified, together with the solution applied. After every change in the setup, the printer will be tested by producing samples, which are to be analyzed with the help of microscopy photographs. Key results: The previous 2 axis prototype has been upgraded to a 4 axis printer, capable of printing precise planar meshes up to 20 layers, compared to the previous unstable 10 layers meshes. Printing spaces are greatly increased. Tubolar meshes are now printable, with up to 80 layers or more. The software was implemented to work with open source programs, making the theorical cost of the machine much cheaper. Keywords: Melt Electrowriting, PCL, tubular meshes, planar meshes.

Scopo della Tesi: Questa Tesi è stata scritta per descrivere le tecniche, i processi, i problemi e le soluzioni incontrati durante lo sviluppo della macchina per Melt Electrowriting: una tecnica di manifattura additiva che usa un campo elettrico per depositare un flusso di polimero con larghezza dell’ordine dei 10 μm, per la produzione di mesh mediche per la coltura cellulare e la crescita di tessuti in vitro. L'obiettivo principale è consentire una migliore stampa di mesh planari, nuovi sistemi per mesh tubolari e un miglioramento generale della qualità di stampa. Approccio: Le differenti parti della stampante vengono prima sviluppate in CAD, e poi prodotte e assemblate in un prototipo. Sono stati implementati un terzo asse verticale, e un asse rotante per la produzione delle mesh tubolari. Ogni problema rilevante durante lo sviluppo è stato segnalato insieme alla soluzione implementata. Ad ogni modifica del setup di stampa, la stampante viene testata con la produzione di campioni, poi analizzati con l’aiuto di foto al microscopio. Risultati principali: il precedente prototipo a 2 assi è stato aggiornato con una stampante a 4 assi, in grado di stampare mesh planari precise fino a 20 strati, rispetto alle precedenti mesh instabili a 10 strati. Le aree di stampa sono notevolmente ingrandite. Vi è ora la possibilità di stampare mesh tubolari, con un massimo di 80 strati attuali. Il software è stato implementato per funzionare con programmi open source, rendendo il costo teorico della macchina molto più economico. Parole chiave: Melt Electrowriting, PCL, mesh tubolari, mesh planari.