Translating the Three-Dimensional Mathematical Modelling of Plant Growth to Additive Manufacturing
将植物生长的三维数学模型转化为增材制造
基本信息
- 批准号:2449766
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:英国
- 项目类别:Studentship
- 财政年份:2020
- 资助国家:英国
- 起止时间:2020 至 无数据
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Much like how plants grow via the expansion and multiplication of cells, a 3D printed component is formed via the bonding of material point-by-point from the bottom-up. Exploiting this analogy, this work employs mathematical models of three-dimensional plant growth to further understand and aid implementation of additive manufacturing (AM) technologies (otherwise known as 3D printing). The resolution of these printed structures is of the upmost importance in the fabrication of tissue scaffolds or constructs that mimic the mechanical properties of tissues. As such, the overarching aim is to derive a generalised mathematical model to simulate the extrusion-based bioprinting process via manipulation of the underlying physics of the system. Such a model has the potential to theoretically identify which combinations of printing process parameters generate a successful resolution: the 'window of printability' of a bioink.A hydrogel typically presents a shear-thinning behaviour. In this thesis we begin by considering the simplest case: a Newtonian fluid flow far from any edge effects. We achieve this via derivation of a steady-state model for a viscous thread under extrusion using an arc-length-based coordinate system. This initial model remains an important milestone in our work towards the non-Newtonian model; providing us with a strong framework upon which non-Newtonian extensions can build. With this in place, we intend to iteratively relax assumptions on the viscosity and surface tension, enabling the model to gradually converge towards the real system as well as provide any justification for effects assumed negligible in the modelling process. We plan to employ experimental techniques to provide validation at each milestone.This uniquely transdisciplinary methodology seeks to optimise the comparability and transferability of results across materials and laboratories and, above all, extend the creativity and efficiency of Design for AM by devising a user-friendly, sustainable tool for engineers to visualise AM as a process of growth.
就像植物通过细胞的扩张和增殖来生长一样,3D 打印组件是通过材料自下而上逐点粘合而形成的。利用这个类比,这项工作采用了三维植物生长的数学模型来进一步理解和帮助实施增材制造 (AM) 技术(也称为 3D 打印)。这些印刷结构的分辨率对于制造组织支架或模仿组织机械性能的结构至关重要。因此,总体目标是推导出一个通用数学模型,通过操纵系统的基础物理来模拟基于挤出的生物打印过程。这样的模型有可能从理论上确定哪些印刷工艺参数组合可以产生成功的分辨率:生物墨水的“可印刷性窗口”。水凝胶通常呈现剪切稀化行为。在本文中,我们首先考虑最简单的情况:远离任何边缘效应的牛顿流体流动。我们通过使用基于弧长的坐标系推导挤出下的粘性螺纹的稳态模型来实现这一点。这个初始模型仍然是我们研究非牛顿模型的一个重要里程碑;为我们提供了一个可以构建非牛顿扩展的强大框架。有了这个,我们打算迭代地放宽对粘度和表面张力的假设,使模型能够逐渐向真实系统收敛,并为建模过程中假设的可忽略不计的影响提供任何理由。我们计划采用实验技术来验证每个里程碑。这种独特的跨学科方法旨在优化材料和实验室之间结果的可比性和可转移性,最重要的是,通过设计用户友好的模型来扩展增材制造设计的创造力和效率是工程师将增材制造可视化为增长过程的可持续工具。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
其他文献
Products Review
- DOI:
10.1177/216507996201000701 - 发表时间:
1962-07 - 期刊:
- 影响因子:2.6
- 作者:
- 通讯作者:
Farmers' adoption of digital technology and agricultural entrepreneurial willingness: Evidence from China
- DOI:
10.1016/j.techsoc.2023.102253 - 发表时间:
2023-04 - 期刊:
- 影响因子:9.2
- 作者:
- 通讯作者:
Digitization
- DOI:
10.1017/9781316987506.024 - 发表时间:
2019-07 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
References
- DOI:
10.1002/9781119681069.refs - 发表时间:
2019-12 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
Putrescine Dihydrochloride
- DOI:
10.15227/orgsyn.036.0069 - 发表时间:
1956-01-01 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('', 18)}}的其他基金
An implantable biosensor microsystem for real-time measurement of circulating biomarkers
用于实时测量循环生物标志物的植入式生物传感器微系统
- 批准号:
2901954 - 财政年份:2028
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studentship
Exploiting the polysaccharide breakdown capacity of the human gut microbiome to develop environmentally sustainable dishwashing solutions
利用人类肠道微生物群的多糖分解能力来开发环境可持续的洗碗解决方案
- 批准号:
2896097 - 财政年份:2027
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studentship
A Robot that Swims Through Granular Materials
可以在颗粒材料中游动的机器人
- 批准号:
2780268 - 财政年份:2027
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studentship
Likelihood and impact of severe space weather events on the resilience of nuclear power and safeguards monitoring.
严重空间天气事件对核电和保障监督的恢复力的可能性和影响。
- 批准号:
2908918 - 财政年份:2027
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studentship
Proton, alpha and gamma irradiation assisted stress corrosion cracking: understanding the fuel-stainless steel interface
质子、α 和 γ 辐照辅助应力腐蚀开裂:了解燃料-不锈钢界面
- 批准号:
2908693 - 财政年份:2027
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studentship
Field Assisted Sintering of Nuclear Fuel Simulants
核燃料模拟物的现场辅助烧结
- 批准号:
2908917 - 财政年份:2027
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studentship
Assessment of new fatigue capable titanium alloys for aerospace applications
评估用于航空航天应用的新型抗疲劳钛合金
- 批准号:
2879438 - 财政年份:2027
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studentship
Developing a 3D printed skin model using a Dextran - Collagen hydrogel to analyse the cellular and epigenetic effects of interleukin-17 inhibitors in
使用右旋糖酐-胶原蛋白水凝胶开发 3D 打印皮肤模型,以分析白细胞介素 17 抑制剂的细胞和表观遗传效应
- 批准号:
2890513 - 财政年份:2027
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studentship
Understanding the interplay between the gut microbiome, behavior and urbanisation in wild birds
了解野生鸟类肠道微生物组、行为和城市化之间的相互作用
- 批准号:
2876993 - 财政年份:2027
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studentship
相似国自然基金
宽视角大尺寸裸眼真三维视频显示技术研究
- 批准号:62335002
- 批准年份:2023
- 资助金额:241 万元
- 项目类别:重点项目
高性能三维织物抗侵彻行为介观尺寸效应与破坏模式转变机理
- 批准号:12202207
- 批准年份:2022
- 资助金额:20 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
超音速分离器凝结两相三场耦合机理及其液滴尺寸调控
- 批准号:
- 批准年份:2022
- 资助金额:55 万元
- 项目类别:面上项目
考虑三维形貌特征的软弱夹层结构面抗剪强度尺寸效应试验及机理研究
- 批准号:
- 批准年份:2022
- 资助金额:53 万元
- 项目类别:面上项目
超薄三维拓扑绝缘体的有限尺寸效应和量子自旋霍尔态的探测
- 批准号:
- 批准年份:2022
- 资助金额:56 万元
- 项目类别:面上项目
相似海外基金
Investigating a new vulnerability in oral squamous cell carcinoma
研究口腔鳞状细胞癌的新脆弱性
- 批准号:
10714352 - 财政年份:2023
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Imaging, Dosimetry and Radiobiology for α-particle Emitter Radiopharmaceutical Therapy
α 粒子发射器放射性药物治疗的成像、剂量测定和放射生物学
- 批准号:
10713709 - 财政年份:2023
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Multiparametric Tissue Characterization for Breast Cancer Screening Using Transmission and Reflection Ultrasound Tomography
使用透射和反射超声断层扫描进行乳腺癌筛查的多参数组织表征
- 批准号:
10675896 - 财政年份:2023
- 资助金额:
-- - 项目类别:
GPU-based SPECT Reconstruction Using Reverse Monte Carlo Simulations
使用反向蒙特卡罗模拟进行基于 GPU 的 SPECT 重建
- 批准号:
10740079 - 财政年份:2023
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Brain capillary Piezo1 ion channels and blood flow regulation in Alzheimer’s Disease
阿尔茨海默病中的脑毛细血管 Piezo1 离子通道和血流调节
- 批准号:
10662664 - 财政年份:2023
- 资助金额:
-- - 项目类别: