{"id":47026,"date":"2023-05-03T16:00:19","date_gmt":"2023-05-03T14:00:19","guid":{"rendered":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/?p=47026"},"modified":"2023-05-02T16:55:53","modified_gmt":"2023-05-02T14:55:53","slug":"peristaltische-miniaturpumpe-030520231","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/peristaltische-miniaturpumpe-030520231\/","title":{"rendered":"Eine peristaltische Miniaturpumpe aus dem 3D-Drucker"},"content":{"rendered":"

Ein Forscherteam, unter der Leitung von Luis Fernando Vel\u00e1squez-Garc\u00eda vom MIT, hat eine peristaltische Pumpe aus dem 3D-Drucker entwickelt, um ein kosteng\u00fcnstigeres und vor allem kleineres Spektrometer zu bauen, das leichter in entlegene Gebiete transportiert werden kann. Mit diesem Ger\u00e4t k\u00f6nnen feste, fl\u00fcssige und gasf\u00f6rmige organische Verbindungen analysiert werden. Es wird unter anderem zur Untersuchung der Umweltverschmutzung, der Sicherheit von Trinkwasser und zum Nachweis von Toxinen im Blut eingesetzt. Mithilfe des 3D-Drucks k\u00f6nnten diese Spektrometer zug\u00e4nglicher und mobiler gemacht werden – die Forscher des MIT sprechen sogar davon, sie auf den Mars zu schicken, um die dortige Geologie zu untersuchen.<\/p>\n

Zu einem Massenspektrometer geh\u00f6rt in der Regel eine peristaltische Pumpe oder eine Vakuumpumpe, um kosteng\u00fcnstig arbeiten zu k\u00f6nnen. Mit dieser Pumpe kann jedes beliebige Material in einer Maschine bewegt werden, egal ob es sich um eine Fl\u00fcssigkeit oder ein Gas handelt. Diese befindet sich in einem Schlauch und ber\u00fchrt keine anderen Stellen der Pumpe, wodurch das Risiko einer Verunreinigung oder Besch\u00e4digung vermieden wird. Au\u00dferdem ist diese Art von Pumpe in der Regel einfacher zu warten und zu installieren. In diesem Fall ist die 3D-gedruckte peristaltische Pumpe tats\u00e4chlich nicht gr\u00f6\u00dfer als eine menschliche Faust.<\/p>\n

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Die Miniaturpumpe k\u00f6nnte ein wesentliches Element f\u00fcr einen tragbaren Massenspektrometer bilden<\/p><\/div>\n

Der Herstellungsprozess der peristaltischen Pumpe<\/h3>\n

Luis Fernando Vel\u00e1squez-Garc\u00eda, leitender Wissenschaftler an den Microsystems Technology Laboratories (MTL) des MIT, erkl\u00e4rt: „Es handelt sich um ein sehr kosteng\u00fcnstiges Material, welches gleichzeitig auch sehr leistungsf\u00e4hig ist. Bei Massenspektrometern war die Frage der Pumpen schon immer ein gro\u00dfes Problem. Was wir hier zeigen, ist revolution\u00e4r, doch es ist nur mithilfe der additiven Fertigung<\/a> m\u00f6glich. Wenn wir auf die herk\u00f6mmliche Weise h\u00e4tten vorgehen wollen, w\u00e4ren wir dem Ziel niemals so nahe gekommen<\/em>„.<\/p>

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Das Team begann damit, das Design der Pumpe zu \u00fcberdenken, mit dem Ziel, ein kleineres, aber ebenso leistungsf\u00e4higes System zu entwickeln. Dabei soll ein 3D-Drucker mit mehreren Materialien zum Einsatz gekommen sein – leider sind die genauen Materialien nicht bekannt. Die Forscher berichten jedoch, dass sie den Schlauch in einem einzigen Durchgang in 3D drucken konnten, um das Zusammensetzen und damit Lecks zu vermeiden. Sie verwendeten ein hyperelastisches Material, das sich vielfach verformen kann. Au\u00dferdem f\u00fcgten sie Einkerbungen hinzu, um die Spannung, die auf das Material ausge\u00fcbt wird, wenn eine Fl\u00fcssigkeit durch das Rohr flie\u00dft, zu verringern. Mithilfe des 3D-Drucks konnten sie die Gr\u00f6\u00dfe der Kerben und ihre Position genau bestimmen. Schlie\u00dflich arbeitete das Team mit der Dicke des Rohrs, um die Zwischenr\u00e4ume, in denen die Anschl\u00fcsse befestigt werden, zu festigen, \u00e4hnlich wie bei der topologischen Optimierung<\/a>, bei der das Material dort platziert wird, wo die Belastungen auftreten. Die additive Fertigung spielte also eine gro\u00dfe Rolle bei der Herstellung dieser peristaltischen Pumpe und brachte eine Reihe von Vorteilen mit sich.<\/p>\n

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(a) Oberhalb des vertikal gedruckten Rohrs wurde eine d\u00fcnne quadratische Schicht hinzugef\u00fcgt; (b) Druckvorschau aus Simplify3D mit den Druckst\u00fctzen; (c) Das Rohr und seine St\u00fctzstrukturen w\u00e4hrend des Druckvorgangs<\/p><\/div>\n

Der 3D-Druck erm\u00f6glichte es dem Team iterativ vorzugehen, bis sie die richtige Konfiguration gefunden hatten. Luis Fernando Vel\u00e1squez-Garc\u00eda f\u00fcgt hinzu: „Einer der gr\u00f6\u00dften Vorteile des 3D-Drucks ist, dass wir damit intensiv Prototypen herstellen k\u00f6nnen. Wenn man diese Arbeit in einem Reinraum macht, wo viele dieser Miniaturpumpen hergestellt werden, ist das sehr zeit- und kostenintensiv. M\u00f6chte man eine \u00c4nderung vornehmen, muss man den gesamten Prozess erneut durchlaufen. In diesem Fall konnten wir unsere Pumpe allerdings innerhalb weniger Stunden drucken, und jedes Mal konnte es sich um ein neues Modell handeln<\/em>„.<\/p>\n

Ermutigende Ergebnisse<\/h3>\n

Die Forscher f\u00fchrten eine Reihe von Tests durch, nachdem die Pumpe fertig war, und stellten fest, dass sie ein Vakuum erzeugen konnte, dessen Druck im Vergleich zu moderneren Membranpumpen um eine Gr\u00f6\u00dfenordnung niedriger war. Dies f\u00fchrt zu einem qualitativ hochwertigeren Vakuum und damit zu einer h\u00f6heren Effizienz. Dar\u00fcber hinaus erreichte die 3D-gedruckte Pumpe nur 50 Grad Celsius, was nur halb so viel ist wie bei herk\u00f6mmlichen Systemen.<\/p>\n

Michael Breadmore, Professor f\u00fcr analytische Chemie an der Universit\u00e4t Tasmanien, stellt fest: „Diese Arbeit nutzt auf elegante Weise die Vorteile des 3D-Drucks aus mehreren Materialien, um eine hochintegrierte und funktionale Pumpe zu schaffen, mit der ein Vakuum zur Gaskontrolle erzeugt werden kann. Die Pumpe ist nicht nur kleiner als die meisten \u00e4hnlichen Pumpen, sondern erzeugt auch ein 100-mal niedrigeres Vakuum. Dieses Design ist nur durch den Einsatz von 3D-Druckern m\u00f6glich und zeigt deutlich die Macht des 3D-Designs und der 3D-Kreation.<\/em>“ Die Pressemitteilung des MIT finden Sie HIER<\/a>.<\/p>\n

Was ist Ihre Meinung \u00fcber die 3D-gedruckte Pumpe? Lassen Sie uns gerne einen Kommentar da, oder teilen Sie es uns auf Facebook<\/a>\u00a0oder\u00a0\u00a0LinkedIN<\/a>\u00a0 mit. M\u00f6chten Sie au\u00dferdem eine Zusammenfassung der wichtigsten Neuigkeiten im 3D-Druck und der additiven Fertigung direkt und bequem in Ihr Postfach erhalten? Dann registrieren Sie sich jetzt f\u00fcr unseren\u00a0w\u00f6chentlichen Newsletter<\/a>.<\/p>\n

*Titelbildnachweis<\/em>: MIT<\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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