Electrowriting & EHD-Druck

TL-Trinity

Präzisionsplattform zum Direktschreiben von Mikro- und Nanofasern

Schmelzelektroschreiben, Nahfeld-Direktschreiben aus Lösung und Hochspannungs-Elektrospinnen auf einer konfigurierbaren Plattform. Untersuchen Sie geordnete Fasergerüste und Nanofasermembranen mit abgestimmter Bewegung, Materialzufuhr und Prozesssteuerung.

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Plattform & Verfahren

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Kontinuierliche Fasern entlang programmierter Bahnen

Beim Direktschreiben wird eine kontinuierliche Mikro- oder Nanofaser entlang einer gesteuerten Bahn zu geordneten zwei- oder dreidimensionalen Strukturen abgelegt. Ein gemeinsames Koordinatensystem erleichtert den Wechsel zwischen Materialien, Ablagegeometrien und Verfahren.

Schmelzelektroschreiben

Ein Hochspannungsfeld zieht die Polymerschmelze, während die Bühne Fasern entlang programmierter Bahnen ablegt. Die lösungsmittelfreie Verarbeitung ermöglicht geordnete 2D/3D-Gerüste bei einem angegebenen Faserdurchmesser von 1–100 μm.

Nahfeld-Direktschreiben aus Lösung

Kontinuierliche Linien und Kurven aus Lösungen oder Verbundmaterialien. Glasnadeln mit 1–45 μm Durchmesser und Flüssigkeitsförderung von 0,01 bis 99,9 mL/h.

Hochspannungs-Elektrospinnen

Dichte Nano- und Mikrofasermembranen mit Einzel-, Side-by-Side-, koaxialen oder triaxialen Düsen. Kollektor und Kanalanordnung werden auf die gewünschte Faserarchitektur abgestimmt.

Materialien, Strukturen und Forschungsanwendungen

Module decken Biomaterialien bei niedrigen Temperaturen bis zu technischen Hochtemperaturpolymeren ab. Untersuchen Sie geordnete Mikrofasergerüste oder ungeordnete Nanofasermembranen auf ebenen, röhrenförmigen und gekrümmten Oberflächen, auch mehrlagig. Für explorative Forschung, Prozessfensteruntersuchungen und gemeinsam genutzte Forschungseinrichtungen.

Tissue Engineering: Gerüste für Sehnen, Knorpel, Knochen, Nerven und Muskeln.
Röhrenstrukturen: Gefäß-, Trachea- und Leitungsforschung.
Funktionelle Verbunde: piezoelektrische, leitfähige, magnetische und partikelverstärkte Systeme.
Wundversorgung und Wirkstofffreisetzung: poröse Pflaster und beladene Strukturen.
Weiche Aktoren: Flüssigkristallelastomere und programmierbare Verformung.
Hybride Biofertigung: Hydrogele, Zellen, Elektrospinnen und 3D-Druck.

Anwendungseignung und Probeneigenschaften hängen von Material, Geometrie, Prozessumgebung, Nachbehandlung und Validierung ab.

Druckköpfe & Materialzufuhr

Drei Schmelzdruckköpfe

Niedertemperatur-Schmelzkopf

Raumtemperatur–200 °C. 5-mL-Glasspritze, direkter Hochspannungsanschluss und verschiedene Nadelgrößen.

Mitteltemperatur-Schmelzkopf

Raumtemperatur–300 °C, mit getrennten Heizzonen für Behälter und Spitze.

Hochtemperatur-Schmelzkopf

Raumtemperatur–400 °C, mit Stahl- oder Keramikbehälter.

Warmluftabschirmung und pneumatische Zufuhr

Eine koaxiale Warmluftabschirmung beheizt die Außenzone von Hochtemperaturköpfen auf 25–120 °C und verringert Umgebungseinflüsse sowie vorzeitige Erstarrung. Pneumatische Zufuhr mit drei Druckauflösungen, über Luftpumpe oder Inertgas. Gasversorgung und Flaschenanordnung richten sich nach der Konfiguration.

Schmelzelektroschreiben

Nahfeld-Direktschreiben aus Lösung

Hydrogel-Direktschreiben bei niedriger Temperatur

Der Hydrogelkopf arbeitet von Raumtemperatur bis etwa 37 °C, mit optionalen Düsen. Eine 100 × 100 mm große Kühlbühne erreicht −4 °C.

Rotierende Side-by-Side-Düse

Der optionale Kopf kombiniert zwei Lösungsströme mit gleichzeitiger Verdrillung zur Untersuchung von Verbund- und Mehrkomponentenfasern. Drehzahl digital von 1 bis 100 U/min einstellbar.

Düsenkonfigurationen zum Elektrospinnen

Kern-Mantel-, Side-by-Side- und Mehrschichtfasern erfordern unterschiedliche Kanal- und Nadelsätze. Der endgültige Satz wird für das gewählte Verfahren festgelegt.

Pneumatisches Schreiben mit In-situ-UV-Härtung

Dieser Modus arbeitet ohne Hochspannung. Regelbare pneumatische Extrusion legt photohärtbares Material entlang der programmierten Bahn ab, während vier UV-Lampen es in situ härten. UV-Wellenlänge, Leistung und Bauform sind konfigurierbar.

Kollektoren & Beobachtung

Rotierende Trommel

Ø76 × 150 mm. Drehzahl beim rotierenden Sammeln: 0–600 U/min.

X–Y-Flachplattenkollektor

Sammelplatte 200 × 200 mm.

Sammlung auf dünnen Dornen

Dorne mit Ø1–6 mm; kundenspezifische Durchmesser verfügbar.

Direktschreiben auf gekrümmten Oberflächen

Optionale Oberflächenabtastung und Nachführung halten den Arbeitsabstand konstant und passen die Bahn an Halbkugeln, konische Dorne sowie ballon- oder röhrenförmige Geometrien an. Das gezeigte Dornbeispiel ist 10 cm lang, mit je 5 cm bei Ø5 mm und Ø8 mm.

Beheizter Kollektor

Raumtemperatur bis etwa 120 °C; effektive Fläche 180 × 180 mm.

Kühlbühne

Optionale Kühlung bis −4 °C auf 100 × 100 mm. Frost- und kondensationshemmender Betrieb ist bei 10 °C angegeben.

Echtzeitbeobachtung des Jets

Die einstellbare Fokussierung hilft, Faserzug und Jetverhalten zu dokumentieren. Kamerabilder und Beobachtungsanordnung unterstützen die Prozessprüfung.

Bewegung & Software

Präzisionsbewegungssystem

Granitbasis mit X/Y-Linearmotoren und Z-Servoantrieb. Obere X- und untere Y-Achse: jeweils über 180 mm Verfahrweg, bis 200 mm/s und ±2 μm Positioniergenauigkeit. Z-Verfahrweg über 80 mm, Geschwindigkeit bis 50 mm/s.

Programmierbare Vierkanalheizung

Unabhängige Kanäle koordinieren Heizung und Kollektortemperatur. Vierstufige Temperaturrampen mit eigenen Haltezeiten steuern die thermische Vorgeschichte des Materials. Die Software zeigt den Thermoelementstatus und schaltet Ausgänge einzeln.

CH 01: Raumtemperatur–150 °C; vierstufige Temperaturrampe
CH 02: Temperaturregelung der Sammelplatte
CH 03: Raumtemperatur–400 °C
CH 04: Raumtemperatur–300 °C

Druck und zweikanalige Flüssigkeitszufuhr

Einlassdruck über Touchscreen, mit wählbaren Auflösungen von 0,1, 0,01 oder 0,001 MPa. Zweikanalige Flüssigkeitszufuhr von 0,01–99,9 mL/h für 10- oder 20-mL-Spritzen.

Zwei Anzeigen für Prozess- und Bewegungssteuerung

Temperatur- und Prozessparameter bleiben neben der Bewegungsausführung sichtbar. Bahn, X/Y/Z/A-Positionen und Vorschubstatus lassen sich bei zeilenweiser G-Code-Ausführung verfolgen. Steuerungsplattform: EdingCNC mit CNC4.03-Software.

Von Konstruktionsdateien zu ausführbaren Bahnen

2D- und 2,5D-CAD-Geometrien oder 3D-STL-Modelle importieren. Fotos, Scans, Skizzen und digitale Zeichnungen in Bahnen umwandeln. Parametrische Gitter ohne CAD-Modell erzeugen und anschließend Bahnen, Geschwindigkeiten und Druckparameter bearbeiten. Geschwindigkeiten nach Geometrie, Bereich oder Segment festlegen, dann G-Code erzeugen.

Vorlagen, Simulation und Stapeldruck

Gitter- und Röhrenvorlagen erzeugen Geometrien aus Struktur- und Prozessparametern. Bahnen vor dem Druck simulieren und verfeinern. Parameterreihen führen mehrere Einstellungen und Geometrien aus. Eine Anlaufzone stabilisiert den Fluss vor der Zielbahn; gestapelte Geometrien können bei jedem Übergang eine eigene Anlaufphase erhalten.

01Gitter oder Rohr wählen
02Struktur- und Prozessparameter festlegen
03Simulieren und verfeinern
04G-Code exportieren und drucken

Gerüste & Proben

Arbeitsablauf für Röhrengerüste

Parametrische Modelle erzeugen axiale oder gekreuzte Bahnen ohne manuelles Zeichnen jeder Linie. Rotation, Faserwinkel, Abstand und Schichtzahl definieren die Geometrie und beeinflussen Porosität, Nachgiebigkeit und mechanisches Verhalten.

Programmierte Bahnen, vielfältige Probengeometrien

Anwendungseignung und Probeneigenschaften hängen von Material, Geometrie, Prozessumgebung, Nachbehandlung und Validierung ab.

Faserstapel und Kreuzungsmikrostrukturen

Kreuzungspunkte, Faserverschmelzung und Schichtversatz prüfen, um das Prozessfenster zu verfeinern. Maßstabsbalken beziehen sich auf die jeweiligen Mikroaufnahmen.

Daten & Konfiguration

Parameter	Spezifikation
Temperaturoptionen der Schmelzköpfe	Raumtemperatur bis etwa 200 / 300 / 400°C
Zweikanalige Flüssigkeitszufuhr	0.01–99.9 mL/h
Spritzengrößen für Flüssigkeitszufuhr	10 / 20 mL
Glasnadel-Durchmesser	1–45 μm
X/Y-Verfahrweg, je Achse	>180 mm
Maximale X/Y-Geschwindigkeit	200 mm/s
X/Y-Positioniergenauigkeit	±2 μm
Z-Verfahrweg / Maximalgeschwindigkeit	>80 mm / 50 mm/s
Rotierende Trommel	Ø76 × 150 mm
X–Y-Flachplattenkollektor	200 × 200 mm
Sammlung auf dünnen Dornen	Ø1–6 mm
Drehzahl bei rotierender Sammlung	0–600 rpm
Beheizter Kollektor: Temperatur / Fläche	Raumtemperatur bis etwa 120°C / 180 × 180 mm
Optionale Kühlung: Temperatur / Fläche	−4°C / 100 × 100 mm
Wählbare Druckauflösung	0.1 / 0.01 / 0.001 MPa

Die endgültigen Daten richten sich nach der bestätigten Konfiguration. Vor der Modulauswahl sind thermische Vorgeschichte, Ziel-Faserskala, Probengeometrie, Sammelmethode, Umgebung, Nachbehandlung und Validierung abzustimmen.

Integrierte Schutzfunktionen

Abschaltung bei Überspannung / Überstrom

Türverriegelung schaltet Hochspannung ab

Erdung von Gehäuse, Netzteil, Pumpen und Kollektoren

Diese Funktionen ergänzen die Labor-Gefährdungsbeurteilung, Materialverträglichkeitsprüfung und vorschriftsgemäße Arbeitsabläufe.

Konfiguration für Material und Zielstruktur

Kernplattform für die Forschung

Drei Faserverfahren, Präzisionsbewegungsplattform, Standarddruckkopf und Flachplattenkollektor, Steuersoftware und Schutzfunktionen.

Materialabhängige Optionen

Schmelzköpfe für niedrige, mittlere oder hohe Temperaturen, Inertgaszufuhr, Niedertemperatur-Hydrogelkopf und UV-Härtung.

Geometrieabhängige Optionen

Rotierende, beheizte oder gekühlte Kollektoren; Oberflächenabtastung und Nachführung; koaxiale, Side-by-Side- oder triaxiale Düsen sowie ein rotierender Verdrillkopf.

Zubehör Wissen & Ressourcen

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