Material-process interactions in particle bed 3D printing and the underlying physics

Lowke, Dirk; Mai, Inka; Keita, Emmanuel; Perrot, Arnaud; Weger, Daniel; Gehlen, Christoph; Herding, Friedrich; Zuo, Wenqiang; Roussel, Nicolas

doi:10.1016/j.cemconres.2022.106748

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“…Cultured cell adhesion, development, cell signaling, and gas and transmits of nutrients are all facilitated by the porous, networked nature of 3D-bioprinted materials. When compared to more conventional methods, this can help tissue regeneration quite a long bit [4][5][6][7]. In addition, a significant number of findings based on 3D bioprinting have been published occur annually (Figure 1).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Developments and Clinical Applications of Biomimetic Tissue Regeneration using 3D Bioprinting Technique

Owida

2022

Applied Bionics and Biomechanics

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Tissue engineers have made great strides in the past decade thanks to the advent of three-dimensional (3D) bioprinting technology, which has allowed them to create highly customized biological structures with precise geometric design ability, allowing us to close the gap between manufactured and natural tissues. In this work, we first survey the state-of-the-art methods, cells, and materials for 3D bioprinting. The modern uses of this method in tissue engineering are then briefly discussed. Following this, the main benefits of 3D bioprinting in tissue engineering are outlined in depth, including the ability to rapidly prototype the individualized structure and the ability to engineer with a highly controllable microenvironment. Finally, we offer some predictions for the future of 3D bioprinting in the field of tissue engineering.

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Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Developments and Clinical Applications of Biomimetic Tissue Regeneration using 3D Bioprinting Technique

Owida

2022

Applied Bionics and Biomechanics

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“…Hierbei ist eine zentrale Fragestellung, wie das Zusammenspiel aus Material und Prozess gezielt genutzt werden kann, um möglichst hohe mechanische Festigkeit und eine gleichzeitig hohe geometrische Präzision der Objekte zu realisieren. Bereits jetzt kann gezeigt werden, dass die zuvor genannten Teilprozesse anhand der zugrunde liegenden Mechanismen nicht nur verstanden, sondern auch beschrieben werden können [29–34]. Ziel ist es, physikalisch basierte Materialmodelle für die selektive Zementaktivierung zu entwickeln, um die Eigenschaften der gedruckten Objekte gezielt steuern zu können sowie die Technik zur Herstellung von bewehrten Bauteilen zu erweitern.…”

Section: Vorhandende Amc‐forschungsinfrastrukturunclassified

Die Forschungsinfrastruktur des SFB TRR 277 AMC Additive Fertigung im Bauwesen

et al. 2022

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Die globalen Herausforderungen unserer Zeit sind der Klimawandel, das Bevölkerungswachstum und die Reduzierung des Ressourcenverbrauchs. Für das Bauwesen bedeutet dies, in den kommenden Jahrzehnten mehr zu bauen und gleichzeitig den Ressourcenverbrauch zu verringern und weniger Emissionen auszustoßen. Die handwerklich organisierte Bauindustrie ist weder technologisch noch personell darauf vorbereitet, diese Herausforderungen ökonomisch und ökologisch zu bewältigen. Hier setzt der Sonderforschungsbereich TRR 277 Additive Manufacturing in Construction (AMC) der beiden Universitäten TU Braunschweig und TU München mit seiner Grundlagenforschung an. Der AMC betrachtet die additive Fertigung als eine digitale Schlüsseltechnologie für das Bauwesen, denn diese vereint die Vorteile von automatisierter und individualisierter Fertigung. Bei der additiven Fertigung werden die Bauteile ohne Formenbau schichtweise aufgebaut. Dies schafft grundlegend neue Anforderungen an Werkstoffe, Verfahrenstechniken sowie an Design und Konstruktion und kann nur in hochgradig interdisziplinären Teams von Wissenschaftler:innen aus den Bereichen des Bauwesens und des Maschinenbaus erforscht werden. Die Basis für die werkstoffübergreifende Erforschung unterschiedlicher additiver Fertigungstechnologien für die Anwendung im Bauwesen stellt die über viele Jahre systematisch aufgebaute Forschungsinfrastruktur im Bereich der digitalen Baufabrikation dar. An seinen beiden Standorten, der TU Braunschweig und der TU München, kann der AMC auf innovativste Forschungseinrichtungen zurückgreifen. Darunter befinden sich sowohl DFG‐geförderte Forschungsgroßgeräte wie das Digital Building Fabrication Laboratory (DBFL) und das RoboCoop3D als auch eine Vielzahl eigenfinanzierter innovativer Forschungsgeräte an beiden Standorten. Die AMC‐Forschungsinfrastruktur wird im Laufe des Forschungsprojekts stetig ausgebaut und erweitert. Der vorliegende Beitrag stellt die bestehende sowie die in Anschaffung und Planung befindliche Forschungsinfrastruktur vor.

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“…Especially Additive Manufacturing in Construction (AMC) opens up possibilities for innovative design methods and building strategies for architects and civil engineers [1][2][3]. Hence, different additive manufacturing techniques are investigated, such as particle bed binding [4], material extrusion [5], or material jetting [6]. A growing area of research focuses on the identi cation of suitable printing materials and process parameters for the production of geometrically precise components with su cient properties, such as mechanical performance and durability.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

The Effects of Nozzle Diameter and Length on the Resulting Strand Properties for Shotcrete 3D Printing

David

Freund

Dröder

et al. 2023

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Additive Manufacturing in Construction (AMC) enables new design methods and strategies within the construction industry. In particular, Shotcrete 3D Printing (SC3DP) offers a high degree of design freedom by enabling the deposition of concrete at variable layer orientation based on a wet-mix shotcrete process. However, the mechanical properties and geometry of the printed layers are dependent on the material and process parameters used. In this context, the effects of air and concrete flow rates, path planning parameters, and material parameters have been investigated in previous research. The here presented study investigates the influence of the nozzle geometry on the resulting strand properties, e.g. strand geometry, layer bond strength, and compressive strength, to evaluate nozzle diameter and length as control parameters for the SC3DP process. Experimental investigations were performed with fixed nozzle diameters between 10 and 30 mm and nozzle lengths ranging from 100 to 200 mm. The results show a significant influence of the nozzle diameter on the resulting strand geometry as well as the mechanical properties. Finally, concepts for a nozzle with a controllable outlet diameter were developed and evaluated.

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Material-process interactions in particle bed 3D printing and the underlying physics

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Developments and Clinical Applications of Biomimetic Tissue Regeneration using 3D Bioprinting Technique

Developments and Clinical Applications of Biomimetic Tissue Regeneration using 3D Bioprinting Technique

Die Forschungsinfrastruktur des SFB TRR 277 AMC Additive Fertigung im Bauwesen

The Effects of Nozzle Diameter and Length on the Resulting Strand Properties for Shotcrete 3D Printing

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