Automatização e controlo de um sistema de electrospinning

Abstract

Este documento surge no seguimento da proposta de construção de um sistema de electrospinning e da sua automatização e controlo. Nele, o leitor encontrará a definição deste processo de fabrico de nanofibras, a sua história, os seus princípios básicos e grande parte dos aspetos que influenciam a sua execução. Todos estes conhecimentos são de extrema importância para a compreensão do trabalho que foi desenvolvido que culmina neste artigo. Relativamente a este ultimo, o autor debruça-se essencialmente sobre os seguintes pontos do projeto: o desenho do coletor das nanofibras, passível de ser configurado de acordo com a orientação pretendida das nanofibras; o desenho de um sistema que permita o posicionamento do ejetor do fluido polimérico que dá origem à nanofibra aquando da sua solidificação segundo as três dimensões; a modelação do suporte dos ejetores do fluido e terminal de tensão elétrica; e a idealização de uma estrutura que suporte todos estes componentes. Com base na máquina MECC, Electrospinning setup NF-103, propriedade do CENTI (Centro de Nanotecnologia e Materiais Técnicos, Funcionais e Inteligentes), em Vila Nova de Famalicão, centro colaborador com a Universidade do Minho, foi usado o método de engenharia inversa para desenvolver os componentes desejados para a construção de um aparelho de electrospinning que equipe as instalações da Universidade do Minho. Assim, o trabalho desenvolvido assenta na modelação computacional das peças, tendo em vista a sua construção. Sendo este um trabalho inserido na interação entre vários departamentos (física, eletrónica, mecânica) houve o cuidado de ouvir atentamente e aplicar as ideias de cada interveniente, resultando em componentes originais e em harmonia com os objetivos finais do trabalho. O propósito final, a construção do aparelho (de baixo custo), não foi ainda totalmente alcançado e portanto a escolha dos materiais, a maquinagem e montagem dos componentes desenhados são algumas das etapas desejáveis de alcançar como recomendações para trabalhos futuros deste documento.

This study emerges as an answer to the request of the construction of an electrospinning system and consequently its automation and control. Hence, it starts with the definition of this quite interesting process of manufacturing nanofibers, its history, and moreover its basic principles. Furthermore, it keeps going by a vast amount of variables that influence its execution. All this knowledge is extremely important for the comprehension of the upcoming developed work that will be discussed and which originated this essay. As a result, the author takes a closer look on the follow aspects of the project: the concept of the collector of the nanofibers, liable to be designed in order to please the predefined orientation of the nanofibers; the sketch of a system that allows three-dimensional movements to the tip where the polymer is expelled off; the idealization of a carrier to some amount of ejector tips and an electric cable which provides the electric field to the process; and the creation of a structure or a chamber that could hold these parts all together. Based on the “MECC, Electrospinning setup NF-103” machine, property of CENTI (portuguese acronym that stands for Center of Nanotechnology and Technical, Functional and Intelligent Materials), at Vila Nova de Famalicão, which is a technical and scientific center that cooperates with University of Minho, it was used the reverse engineering method to develop the desired parts for the construction of an electrospinning equipment. In addition, this equipment would improve the University’s facility and raise the opportunity for students to do technical research. Therefore, the work that was developed sits on CAD modulation of the parts in need to be built. Taking into account the fact that this work was integrated on the interaction of various University departments (physics, electronics and mechanics) the ideas of each person involved on the project were carefully listened to and forces were joined to find the best solution to apply them. Thus, with attention to the final goals of the project, the creation of original pieces was successful. Still, the assembly of the equipment, which was the main purpose of the work, has not been totally reached, that means for future work it is strongly advised to build and assembly all the system’s parts.