Laboratorní zařízení pro výrobu nanovlákenných tubulárních struktur

Bc. Petr Bartoň

Diplomová práce

Laboratory Device for Nanofibrous Tubular Structures Fabrication

Anotace:

Diplomová práce se zabývá konstrukčním návrhem laboratorního zařízení pro výrobu nanovlákenných tubulárních struktur pro medicínské aplikace, jako například výrobu cévních náhrad a očních drénů. Pro výrobu nanovlákenných tubulárních struktur je použit princip elektrického zvlákňování. V úvodu práce byla zpracována rešerše na téma uložení vysokootáčkových hřídelů a uvedení do problematiky elektrického zvlákňování. V této kapitole je porovnáno zvlákňování stejnosměrným (DC) a střídavým (AC) proudem. V práci byla provedena analýza provozních kmitů daného vysokootáčkového vřetene. Analýza obsahuje analytický výpočet vlastních frekvencí a dále modální analýzu, která byla provedena v softwaru Creo Parametric 4.0. Výsledky obou řešení jsou porovnány. V následující kapitole byl popsán konstrukční návrh řešení, kde bylo popsáno zařízení, na kterém se bude výroba vzorků realizovat. Jsou zde popsány návrhy a úpravy zařízení, kterými bylo získáno zařízení vhodné pro aplikace zvlákňování. Na závěr byly provedeny experimenty při procesu zvlákňování, kde byla ověřena funkčnost zařízení. Výsledkem práce je navržené zařízení, schopné vyrábět tubulární vzorky z nanovlákenného materiálu.

Abstract:

The diploma thesis deals with constructional design of laboratory machine for production nanofiber tubular structures for medical applications, for example as the production of vascular grafts and eye drainage implant for glaucoma disease treatment. The principle of electrospinning is used for the production of nanofiber tubular structures. In the introduction of the thesis was carried out search of the the high- speed shafts bearing and introduction to the issue of electrospinning. In this chapter, direct current (DC) and alternating current (AC) of electrospinning is compared. In this work was performed an analysis of the operating vibration of a given the high- speed spindle. The analysis includes analytical calculation of natural frequencies and modal analysis, which was created in software CREO Parametric 4.0. The results of both solutions are compared. In the following chapter was described the design, where the equipment was described, on which the production of samples will be tested. Various equipment designs and modifications are described, which have provided equipment suitable for electrospinning applications. Finally, experiments were performed with electrospinning process, where the functionality of the equipment was verified. The result of the work is the de-signed device capable of producing tubular samples from nanofiber material.

Klíčová slova

Vřeteno, pružné uložení, stejnosměrné zvlákňování, střídavé zvlákňování, nanovlákna, nanovlákenné tubulární struktury

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 4. 6. 2020

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: Ing. Jan Valtera, Ph.D.

Technická univerzita v Liberci

Fakulta strojní

Magisterský studijní program / obor:
Strojní inženýrství / Konstrukce strojů a zařízení