Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển của công nghệ chế tạo đắp lớp thuộc cuộc cách mạng công nghiệp 4.0, kỹ thuật mô hình hóa lắng đọng nóng chảy (Fused Deposition Modeling - FDM) đang trở thành xu thế tạo mẫu nhanh phổ biến trong nhiều lĩnh vực kỹ thuật, cơ khí, khuôn mẫu và đặc biệt là y sinh (chế tạo giàn giáo scaffold nuôi cấy mô). Song song với việc nâng cao chất lượng sản phẩm in 3D, vấn đề giảm thiểu ô nhiễm rác thải nhựa thông qua việc sử dụng các vật liệu nhiệt dẻo có khả năng phân hủy sinh học nguồn gốc tự nhiên (như tinh bột ngô, sắn, mía, khoai tây) đang nhận được sự quan tâm lớn. Trong số các polymer phân hủy sinh học, Poly(lactic acid) (PLA) sở hữu nhiều đặc tính cơ lý và tính tương thích sinh học phù hợp, nhưng khả năng gia công và độ ổn định cơ tính lại phụ thuộc chặt chẽ vào các thông số công nghệ nhiệt độ trong quá trình ép đùn tạo mẫu.

Khóa luận tốt nghiệp tập trung giải quyết 3 nhiệm vụ nghiên cứu chính được giao:

  1. Tìm hiểu tính chất vật liệu nhiệt dẻo, vật liệu sinh học Poly(lactic acid); tìm hiểu công nghệ in 3D FDM; xây dựng quy trình thử nghiệm phân hủy sinh học vật liệu trong môi trường dung dịch giả dịch thể người SBF (Simulated Body Fluid).
  2. Thiết kế mẫu cấu trúc xốp scaffold và mẫu khối đặc (quả tạ và trụ) bằng phần mềm SolidWorks và chế tạo mẫu với các thông số gia công nhiệt độ 190–210°C bằng kỹ thuật in 3D.
  3. Xác định tính chất vật liệu trước và sau khi chế tạo mẫu bằng kỹ thuật in 3D FDM và khả năng phân hủy sinh học của PLA trong dung dịch SBF với thời gian từ 1 đến 168 giờ.

Đối tượng nghiên cứu: Tính chất của vật liệu sinh học PLA dùng trong công nghệ in 3D FDM và tác động của thông số gia công nhiệt độ đùn lên cấu trúc, cơ tính và quá trình phân hủy.

Phạm vi nghiên cứu: Khảo sát các thông số gia công gồm nhiệt độ đùn (190°C, 200°C, 210°C) và vận tốc in (40 mm/s, 50 mm/s, 60 mm/s); khảo sát tính chất cơ học (kéo, nén đa hướng) và hành vi phân hủy sinh học in-vitro của cấu trúc xốp scaffold trong môi trường dung dịch SBF ở các mốc thời gian 0h, 1h, 24h và 168h (7 ngày).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và mô hình cơ sở

  • Cơ chế tổng hợp và cấu trúc hóa học của PLA: Poly(lactic acid) là polyester béo nhiệt dẻo được tổng hợp qua phản ứng trùng hợp mở vòng lactide (dùng xúc tác kim loại thiếc octoat) hoặc trùng ngưng trực tiếp monome lactic acid ở nhiệt độ dưới 200°C. Polymer có nhiệt độ chuyển pha thủy tinh $T_g = 50 - 64^\circ\text{C}$, nhiệt độ nóng chảy $T_m = 145 - 183^\circ\text{C}$ và độ bền kéo lý thuyết $28 - 50\text{ MPa}$.
  • Cơ chế phân hủy thủy phân của PLA: Quá trình phân hủy mạch chính diễn ra qua sự cắt đứt liên kết ester, tiến hành theo cơ chế tự xúc tác bởi nhóm carboxyl cuối (-COOH) và hỗ trợ của nhóm hydroxyl cuối (-OH). Quá trình phân hủy gồm hai cơ chế: ăn mòn bề mặt (không đồng nhất) và ăn mòn khối (đồng nhất), phụ thuộc vào độ kết tinh, khối lượng phân tử và độ pH môi trường.
  • Mô hình dung dịch giả dịch thể người (SBF): Dung dịch đệm SBF theo công thức chuẩn của Kokubo (1991) được sử dụng để đánh giá hoạt tính sinh học và khả năng phân hủy in-vitro, tái tạo nồng độ ion tương đương huyết tương người ở $\text{pH} = 7,4$.
Ion Nồng độ trong huyết tương (mM) Nồng độ trong dung dịch SBF (mM)
$\text{Na}^+$ 142,0 142,0
$\text{K}^+$ 5,0 5,0
$\text{Mg}^{2+}$ 1,5 1,5
$\text{Ca}^{2+}$ 2,5 2,5
$\text{Cl}^-$ 103,0 147,8
$\text{HCO}_3^-$ 27,0 4,2
$\text{HPO}_4^{2-}$ 1,0 1,0
$\text{SO}_4^{2-}$ 0,5 0,5
pH 7,2 – 7,4 7,4

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

  • Thiết kế và chế tạo mẫu: Thiết kế mô hình 3D trên phần mềm SolidWorks, xuất định dạng .STL, sử dụng phần mềm cắt lớp Slic3r để thiết lập thông số in và chế tạo mẫu trên máy in 3D FDM POSTECH NINT (Hàn Quốc, vòi phun đường kính 0,4 mm).
  • Khảo sát cơ tính: Thử nghiệm kéo theo tiêu chuẩn ASTM D638 và thử nghiệm nén theo tiêu chuẩn ASTM D695 trên máy đo cơ tính vạn năng Shimadzu AGS-X (tải trọng tối đa 5 kN, tốc độ thử 1–5 mm/phút).
  • Xác định độ xốp (Porosity): Phương pháp cân thủy tĩnh theo định luật Archimedes sử dụng dung môi ethanol ($d_1 = 0,79\text{ g/cm}^3$) trên cân kỹ thuật 3 số lẻ Ohaus SKX123 (độ chính xác 0,001 g).
  • Thử nghiệm phân hủy sinh học in-vitro: Đặt mẫu scaffold trong 30 ml dung dịch SBF, duy trì nhiệt độ $37 \pm 1^\circ\text{C}$ trong tủ ấm sinh học kết hợp máy lắc HY-4A Cycling Vibrator (150 vòng/phút). Theo dõi biến thiên độ pH bằng máy đo pH Hanna (điện cực HI-11310).
  • Phương pháp phân tích hóa lý và nhiệt học:
    • Phân tích nhiệt quét vi sai (DSC) trên máy TA Instruments DSC 250 (tốc độ gia nhiệt 10°C/phút, môi trường khí nitơ, khối lượng mẫu 4 mg).
    • Phân tích phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) trên máy PerkinElmer MIR/NIR Frontier (mẫu nghiền ép viên KBr tỉ lệ 1:80).
    • Xác định chỉ số dòng chảy nóng chảy (MFI) trên máy Ray-Ran Test Equipment theo tiêu chuẩn ISO 1133 ở 190°C và 210°C (tải trọng 2,16 kg).
    • Xác định khối lượng phân tử bằng sắc ký thẩm thấu gel (GPC) trên máy Agilent 1100 GPC (dung môi Chloroform/Acetone tỉ lệ 3:1, nhiệt độ 35°C, tốc độ dòng 1 mL/phút).

Nguyên vật liệu và hóa chất

Sợi nhựa nguyên liệu là PLA CC3D crystal đường kính 1,75 mm (Hangzhou Zhuopu New Materials Technology). Hóa chất pha 3 lít dung dịch SBF bao gồm: $\text{NaCl}$ (24,105 g), $\text{NaHCO}_3$ (1,065 g), $\text{KCl}$ (0,675 g), $\text{K}_2\text{HPO}_4$ (0,693 g), $\text{MgCl}_2\cdot6\text{H}_2\text{O}$ (0,933 g), $\text{HCl}$ 1M (135 ml), $\text{CaCl}_2$ (0,876 g), $\text{Na}_2\text{SO}_4$ (0,216 g) và Tris $\text{NH}_2\text{C}(\text{CH}_2\text{OH})_3$ (18,354 g) từ nhà cung cấp GHTECH và LOBA CHEMIE.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Vật liệu nhiệt dẻo – vật liệu sinh học Poly(lactic acid)

Chương này tổng quan cơ sở lý thuyết về vật liệu Poly(lactic acid), các phương pháp sản xuất, trùng hợp mở vòng và cơ chế phân hủy sinh học/tái chế hóa học. Tác giả phân tích chi tiết cơ chế thủy phân liên kết ester trong môi trường acid và base, vai trò của các enzym vi sinh vật (Amycolatopsis, Saccharothrix, Proteinase K) và bản chất của hiện tượng ăn mòn bề mặt so với ăn mòn khối.

Chương 1 cũng trình bày nguyên lý hoạt động của công nghệ sản xuất đắp lớp FDM, sự ảnh hưởng của các thông số nhiệt độ đùn, tốc độ in, chiều dày lớp đến độ nhớt của polymer vô định hình và chất lượng liên kết giữa các lớp in. Đồng thời, chương này giới thiệu cơ chế hình thành lớp khoáng apatite trên bề mặt vật liệu cấy ghép trong dung dịch SBF theo công trình của Tadashi Kokubo và tổng hợp các nghiên cứu tiền đề về scaffold PLA xốp.

Chương 2: Thực nghiệm

Chương 2 trình bày chi tiết danh mục nguyên vật liệu, hóa chất, thông số kỹ thuật của hệ thống thiết bị thực nghiệm và quy trình 8 bước thiết kế chế tạo mẫu từ phần mềm CAD SolidWorks đến xử lý hoàn thiện sản phẩm in 3D.

Tác giả xác lập quy cách thiết kế và số liệu kích thước thực tế sau in của 3 loại mẫu khảo sát:

  1. Mẫu cấu trúc xốp scaffold: Kích thước thiết kế $20 \times 15 \times 5\text{ mm}$ (dài $\times$ rộng $\times$ cao), được tạo hình với mật độ sợi theo phương X ít hơn phương Y để khảo sát tính dị hướng cơ học.
  2. Mẫu quả tạ đo độ bền kéo theo ASTM D638: Kích thước thiết kế vùng làm việc $115 \times 19 \times 3,2\text{ mm}$ (bề rộng vùng đo $W_0 = 13\text{ mm}$, bề dày $T = 3,2\text{ mm}$, chiều dài đo $L_0 = 33\text{ mm}$).
  3. Mẫu khối trụ đặc đo độ bền nén theo ASTM D695: Kích thước thiết kế $50,8 \times 12,7 \times 12,7\text{ mm}$.
Loại mẫu Thông số kích thước Kích thước thiết kế (mm) Kích thước thực tế sau in tại 210°C (mm)
Scaffold Chiều dài ($L$)
Chiều rộng ($W$)
Chiều cao ($H$)		 20,00
15,00
5,00		 20,32 ± 0,04 đến 20,34 ± 0,03
15,42 ± 0,03 đến 15,45 ± 0,03
5,37 ± 0,03 đến 5,38 ± 0,02
Quả tạ ASTM D638 Bề rộng ($W_0$)
Bề dày ($T$)
Khoảng cách đo ($L_0$)		 13,00
3,20
33,00		 13,59 ± 0,03
3,62 ± 0,01
33,21 ± 0,06
Khối trụ ASTM D695 Chiều cao ($h$)
Chiều dài ($a$)
Chiều rộng ($b$)		 50,80
12,70
12,70		 51,17 ± 0,10
13,06 ± 0,05
13,10 ± 0,04

Chương này cũng mô tả quy trình thực nghiệm pha 1000 ml SBF theo từng bước kiểm soát nhiệt độ ($36,5 \pm 0,5^\circ\text{C}$) và pH (7,4), phương pháp xác định mật độ lỗ xốp bằng cân thủy tĩnh Archimedes với khối lượng riêng đo được của scaffold $\text{PLA} = 0,742\text{ g/cm}^3$, cùng quy trình chuẩn bị mẫu cho các phân tích nhiệt DSC, MFI, GPC và FTIR.

Chương 3: Kết quả và bàn luận

Chương 3 trình bày các số liệu thực nghiệm thu được về cơ tính và sự biến đổi cấu trúc của vật liệu PLA:

  • Tính chất cơ học của mẫu đặc tại nhiệt độ gia công 210°C: Đánh giá ảnh hưởng của vận tốc in (40, 50, 60 mm/s) đến ứng suất nén mẫu trụ và ứng suất kéo/mô đun đàn hồi của mẫu quả tạ. Kết quả cho thấy vận tốc in 50 mm/s mang lại độ ổn định cơ tính cao nhất.
  • Tính chất cơ học của mẫu cấu trúc scaffold: Khảo sát ứng suất nén theo hai phương trực giao (phương X và phương Y) tại 3 mức nhiệt độ (190°C, 200°C, 210°C) và 3 mức vận tốc in (40, 50, 60 mm/s). Ứng suất nén theo phương X luôn cao hơn phương Y ở mọi chế độ gia công.
  • Biến thiên cơ tính sau phân hủy trong môi trường SBF (0 đến 168 giờ): Sau 168 giờ ngâm SBF, ứng suất nén của scaffold theo phương X và phương Y đều có xu hướng tăng nhẹ so với ban đầu do sự thay đổi mật độ và tái sắp xếp chuỗi khi tiếp xúc dịch thể.

Kết quả và đóng góp

Kết quả định lượng chính của công trình

Số liệu thực nghiệm kiểm tra cơ tính trên các mẫu khối đặc tại nhiệt độ gia công 210°C được tổng hợp trong bảng sau:

Loại thử nghiệm Nhiệt độ gia công (°C) Vận tốc in (mm/s) Lực cực đại $F_{max}$ (N) Mô đun đàn hồi $E$ (MPa) Độ bền / Ứng suất $\sigma$ (MPa) Độ giãn dài khi đứt $\varepsilon$ (%) Độ lệch chuẩn $\delta$ (MPa)
Nén trụ đặc
(ASTM D695)		 210 40
50
60		 5072,8
4700,0
5087,5		 —
—
—		 29,61
27,49
29,76		 —
—
—		 2,30
1,60
1,27
Kéo mẫu quả tạ
(ASTM D638)		 210 40
50
60		 —
—
—		 606,91
611,47
568,40		 36,64
38,77
38,45		 9,14
9,14
10,54		 —
—
—

Đối với mẫu cấu trúc xốp scaffold, các kết quả khảo sát chỉ ra:

  • Ảnh hưởng của hướng in: Ứng suất nén theo phương X cao hơn phương Y rõ rệt. Tại vận tốc in 50 mm/s, khi tăng nhiệt độ từ 190°C lên 200°C, ứng suất nén phương Y tăng từ 20,1 lên 21,2 MPa (tăng 5,5%), nhưng khi tăng tiếp lên 210°C thì giảm xuống 17,8 MPa (giảm 16%). Tại vận tốc 40 mm/s, ứng suất nén phương X tăng từ 22,6 lên 25,2 MPa (tăng 11,5%) khi giảm nhiệt độ từ 210°C xuống 190°C.
  • Biến thiên sau thử nghiệm ngâm SBF (168 giờ):
    • Phương X: Ứng suất nén lớn nhất trước và sau khảo sát phân hủy lần lượt đạt 25,00 MPa và 29,41 MPa tại nhiệt độ gia công 210°C sau 168 giờ.
    • Phương Y: Ứng suất nén lớn nhất trước và sau khảo sát phân hủy lần lượt đạt 21,20 MPa và 24,60 MPa tại nhiệt độ gia công 200°C sau 168 giờ.
    • Độ chênh lệch ứng suất nén giữa phương X và phương Y trước và sau phân hủy ghi nhận lần lượt là 3,80 MPa và 4,81 MPa.

Đóng góp thực tiễn và giải pháp kỹ thuật

  • Tác giả xác lập được khoảng thông số gia công nhiệt độ đùn tối ưu cho sợi nhựa nhiệt dẻo PLA CC3D crystal trên thiết bị FDM là 190–210°C kết hợp vận tốc in 50 mm/s, đảm bảo khả năng điền đầy, độ bám dính giữa các lớp sợi và giảm thiểu sai số kích thước (sai số thực tế trong khoảng 1–3%).
  • Cung cấp dữ liệu thực nghiệm về hành vi cơ lý dị hướng của cấu trúc scaffold in 3D và bước đầu đánh giá sự duy trì độ bền nén của khung xốp PLA trong môi trường mô phỏng dịch thể người $37^\circ\text{C}$ phục vụ định hướng ứng dụng trong kỹ thuật mô y sinh.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế:

    • Thời gian khảo sát phân hủy sinh học in-vitro trong môi trường SBF mới được thực hiện trong thời gian ngắn hạn từ 0 đến 168 giờ (7 ngày), chưa phản ánh toàn diện quá trình thoái biến hoàn toàn của PLA vốn có thể kéo dài từ vài tháng đến hàng năm.
    • Khảo sát nhiệt độ đùn chỉ giới hạn trong dải hẹp 190–210°C trên một loại vật liệu PLA thương mại duy nhất, chưa khảo sát các dòng PLA biến tính hoặc composite tăng cường hạt nano.
    • Mẫu in FDM vẫn tồn tại sự sai lệch kích thước thực tế so với thiết kế CAD (sai số lớn nhất từ 2,01% đến 2,06%).

  • Hướng nghiên cứu tiếp:

    • Mở rộng thời gian thử nghiệm ngâm mẫu trong dung dịch SBF lên các mốc dài hạn (1 tháng, 3 tháng, 6 tháng) để đánh giá đầy đủ tốc độ suy giảm khối lượng phân tử (GPC) và mức độ xói mòn bề mặt.
    • Nghiên cứu phối trộn hoặc biến tính PLA với các phụ gia polymer sinh học khác (như PCL, PGA, P(3HB-co-4HB)) hoặc các khoáng chất sinh học nhằm tối ưu hóa tốc độ phân hủy và tăng cường hoạt tính bám dính tế bào.
    • Khảo sát bổ sung các thông số in 3D khác như chiều dày lớp in (layer height), góc nghiêng sợi in và mật độ điền đầy (infill density) để hoàn thiện bộ thông số gia công scaffold y sinh.

Giá trị tham khảo

  • Đối tượng thụ hưởng: Sinh viên, học viên cao học và cán bộ nghiên cứu thuộc các chuyên ngành Công nghệ Vật liệu, Kỹ thuật Y sinh, Kỹ thuật Cơ khí - Chế tạo máy, Công nghệ Polyme và Vật liệu Composite.
  • Nội dung giá trị:
    • Quy trình từng bước pha chế 1000 ml dung dịch giả dịch thể SBF theo chuẩn Kokubo với độ ổn định pH 7,4.
    • Quy trình thiết kế mô hình 3D và thông số thiết lập cắt lớp Slic3r để in cấu trúc xốp scaffold y sinh trên máy FDM.
    • Phương pháp luận kết hợp giữa kiểm tra cơ tính tiêu chuẩn (ASTM D638, ASTM D695), đo độ xốp bằng cân thủy tĩnh Archimedes và các phương pháp phân tích hóa lý hiện đại (DSC, FTIR, MFI, GPC).

Câu hỏi thường gặp

1. Thành phần hóa chất và trình tự pha 1000 ml dung dịch giả dịch thể SBF theo phương pháp Kokubo được thực hiện như thế nào?

Dung dịch SBF được pha trong 700 ml nước cất ở nhiệt độ $36,5 \pm 1,5^\circ\text{C}$, hòa tan lần lượt 8 hóa chất ban đầu gồm: $\text{NaCl}$ (24,105 g/3L), $\text{NaHCO}_3$ (1,065 g/3L), $\text{KCl}$ (0,675 g/3L), $\text{K}_2\text{HPO}_4$ (0,693 g/3L), $\text{MgCl}_2\cdot6\text{H}_2\text{O}$ (0,933 g/3L), $\text{HCl}$ 1M (135 ml/3L), $\text{CaCl}_2$ (0,876 g/3L) và $\text{Na}_2\text{SO}_4$ (0,216 g/3L). Dung dịch được bổ sung nước cất đến 900 ml ở $36,5 \pm 0,5^\circ\text{C}$, sau đó hòa tan từ từ chất đệm Tris ($\text{NH}_2\text{C}(\text{CH}_2\text{OH})_3$) đến khi đạt $\text{pH} = 7,45$, tiếp tục chuẩn độ bằng $\text{HCl}$ 1M và phần Tris còn lại để đạt giá trị $\text{pH} = 7,4$ chuẩn trước khi bảo quản ở $4^\circ\text{C}$.

2. Sự sai lệch kích thước giữa mô hình CAD thiết kế và mẫu in 3D thực tế được ghi nhận ở mức nào?

Kích thước thực tế của các mẫu in trên máy Postech Nint có sự giãn nở nhiệt nhẹ so với bản vẽ:

  • Mẫu scaffold ($20 \times 15 \times 5\text{ mm}$): Kích thước thực tế dao động từ 20,32–20,34 mm (chiều dài), 15,42–15,45 mm (chiều rộng) và 5,37–5,38 mm (chiều cao).
  • Mẫu quả tạ kéo (bề rộng 13 mm, dày 3,2 mm): Kích thước thực tế đo được là $13,59 \pm 0,03\text{ mm}$ và $3,62 \pm 0,01\text{ mm}$.
  • Mẫu trụ nén ($50,8 \times 12,7 \times 12,7\text{ mm}$): Kích thước thực tế đạt $51,17 \pm 0,10\text{ mm}$ (cao), $13,06 \pm 0,05\text{ mm}$ (dài) và $13,10 \pm 0,04\text{ mm}$ (rộng). Sai số tối đa nằm trong khoảng 2,01–2,06%, đạt yêu cầu kỹ thuật.

3. Vận tốc in (40, 50, 60 mm/s) ảnh hưởng như thế nào đến cơ tính của mẫu PLA đặc tại nhiệt độ gia công 210°C?

Tại nhiệt độ gia công 210°C:

  • Thử nghiệm kéo (ASTM D638): Vận tốc 50 mm/s đạt mô đun đàn hồi cao nhất ($611,47\text{ MPa}$) và độ bền kéo lớn nhất ($38,77\text{ MPa}$), trong khi vận tốc 40 mm/s đạt $E = 606,91\text{ MPa}$, $\sigma = 36,64\text{ MPa}$ và vận tốc 60 mm/s đạt $E = 568,40\text{ MPa}$, $\sigma = 38,45\text{ MPa}$.
  • Thử nghiệm nén trụ (ASTM D695): Ứng suất nén biến thiên từ 27,49 MPa (ở 50 mm/s) đến 29,76 MPa (ở 60 mm/s). Vận tốc 50 mm/s được lựa chọn là thông số tối ưu nhờ độ ổn định cao.

4. Ứng suất nén của khung cấu trúc scaffold PLA khác biệt như thế nào giữa phương X và phương Y trước và sau 168 giờ ngâm SBF?

Do sự định hướng sắp xếp số lượng sợi nhựa theo phương X ít hơn phương Y, ứng suất nén theo phương X luôn vượt trội hơn phương Y. Trước khi ngâm SBF, ứng suất nén cực đại ở phương X đạt 25,00 MPa (ở 210°C), phương Y đạt 21,20 MPa (ở 200°C), chênh lệch 3,80 MPa. Sau 168 giờ ngâm dung dịch SBF, ứng suất nén cực đại ở phương X tăng lên 29,41 MPa (ở 210°C) và phương Y tăng lên 24,60 MPa (ở 200°C), mức chênh lệch giữa hai phương tăng lên 4,81 MPa.

5. Những kỹ thuật phân tích nhiệt và cấu trúc nào được tác giả sử dụng để đặc trưng hóa vật liệu PLA?

Tác giả đã sử dụng 4 phương pháp phân tích:

  • Phân tích nhiệt vi sai DSC: Đo trên mẫu 4 mg với tốc độ nâng nhiệt 10°C/phút trong khí $\text{N}_2$ để xác định $T_g$, $T_m$ của sợi PLA nguyên bản (PLA-0) và mẫu in 3D ở 200°C.
  • Phổ hồng ngoại FTIR: Phân tích mẫu ép viên KBr để xác định các dao động đặc trưng của liên kết $\text{C=O}$ ($1750 - 1772\text{ cm}^{-1}$), $\text{C-O-C}$ ($1080\text{ cm}^{-1}$) và nhóm $\text{-CH}_3, \text{-CH}_2$ ($2881 - 2996\text{ cm}^{-1}$) trước và sau khi ngâm SBF.
  • Chỉ số chảy MFI: Đo theo tiêu chuẩn ISO 1133 ở 190°C và 210°C dưới tải trọng 2,16 kg.
  • Sắc ký gel GPC: Phân tích khối lượng phân tử và độ đa phân tán của 4 nhóm mẫu (PLA-0, PLA-190-50, PLA-200-50, PLA-210-50) trong pha động Chloroform/Acetone ở 35°C.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Trương Văn Tây đã hoàn thành việc khảo sát toàn diện ảnh hưởng của nhiệt độ gia công đùn (190–210°C) và vận tốc in đến tính chất cơ học, cấu trúc và khả năng phân hủy sinh học của vật liệu Poly(lactic acid) bằng kỹ thuật in 3D FDM. Kết quả thực nghiệm đã chứng minh chế độ in ở nhiệt độ 200–210°C với vận tốc 50 mm/s mang lại sự ổn định cao về cơ tính cho cả mẫu đặc lẫn khung cấu trúc xốp scaffold. Đặc biệt, thử nghiệm ngâm trong dung dịch giả dịch thể SBF đến 168 giờ bước đầu khẳng định khả năng duy trì độ bền nén và độ ổn định cấu trúc của vật liệu PLA, cung cấp cơ sở thực nghiệm có giá trị cho các nghiên cứu ứng dụng giàn giáo nuôi cấy mô trong kỹ thuật y sinh.