定制柔性夹具

生物材料的力学特性对组织工程和外科模拟等领域至关重要。原则上，这种表征类似于我们测量工程材料物理性能的方法：在监测机械响应时，约束样本并施加已知载荷或位移。例如，将样本戳入已知压痕深度并测量力响应，我们可以提取诸如弹性模量之类的材料属性。然而，生物材料的机械测试在逻辑上很棘手：样本小、易碎、光滑且形状不规则（如果我们的骨骼符合ASTM标准的话…）。为了在施加载荷时约束样本，我们需要在尽可能多的样本上以牢固、均匀的接触来夹紧样本。我们创建了一个nTop工作流，该工作流生成能够牢固、重复地抓取独特组织样本的自定义夹具。我们使用一对柔性件作为伪四杆机构来产生夹具两侧的平行运动。这消除了装配步骤，简化了设计并将零件数量减少到一个，确保钳口始终保持平行，并利用3D打印材料固有的灵活性。我们的nTop工作流接受组织样本的STL输入，并执行一系列步骤来创建一对保形钳口，并将其连接到预先设计的挠曲底座。在我们的工作流程中，有趣的操作包括将STL自动定心到挠曲中心平面，测量样本范围，以及一项线弹性有限元研究，以确认柔性组件仅经历弹性变形。限制包括：挠曲几何结构是固定的，并且设计为适合试验机上的现有夹具，因此STL的尺寸必须适合挠曲（大约葡萄大小）；我们不对STL上的凹面区域进行任何检查，这意味着用户必须手动检查生成的挠曲，以确保其不包含不可能的（负拔模/断开连接的）几何体。我们已通过为人手中的骨骼STL模型设计和打印多个夹具演示了工作流。STLs由sidrits提供：https://www.thingiverse.com/thing:15342We 希望您喜欢使用此工作流并对其进行改进！科罗拉多州劳伦斯史密斯大学Boulderlasm4254@colorado.edu