Fabrication and evaluation of lab-on-a-chip micro features by DLP-stereolithography

In recent years, with the advent of microfluidics, several advancements in the field of science are being made. Thus, the design of microfluidics is continuously evolving to be more and more complex. Soft lithography cannot be used for complex and advanced applications because of its limitations for the design complexity, the time involved, the labor involved, the space requirements and the commercialization. This made the researchers think of a cutting-edge technology that could provide an optimal solution to the above-stated limitations. To suit several advanced applications, which cannot be readily produced by the conventional methods, the development of a 3D printing or Additive Manufacturing (AM) technology, such as DLP (Digital Light Processing) Stereolithography process is a solution. This technology apart from addressing the above-stated limitations also provides a good resolution and complex topology solution. This thesis aims at designing a new benchmark artifact to evaluate the capability as well as the performance of a DLP Stereolithography system, for the manufacturing of 3D-complex microfluidic features. The proposed benchmark artifact includes several planar and non-planar channels along with several complex geometries and cross-sections, like that of several lab-on-chip applications and few of the previously designed benchmark artifacts.

Negli ultimi anni, con l'avvento della microfluidica, si stanno compiendo diversi progressi nel campo della scienza. Pertanto, la progettazione della microfluidica è in continua evoluzione per essere sempre più complessa. La litografia soft non può essere utilizzata per applicazioni complesse e avanzate a causa dei suoi limiti per la complessità del design, il tempo impiegato, il lavoro richiesto, i requisiti di spazio e la commercializzazione. Ciò ha portato i ricercatori a pensare a una tecnologia all'avanguardia che potrebbe fornire una soluzione ottimale ai limiti sopra indicati. Per soddisfare diverse applicazioni avanzate, che non possono essere prontamente prodotte con i metodi convenzionali, lo sviluppo di una tecnologia di stampa 3D o di produzione additiva (AM), come il processo di stereolitografia DLP (Digital Light Processing) è una soluzione. Questa tecnologia, oltre a risolvere i limiti sopra indicati, fornisce anche una buona risoluzione e una soluzione topologica complessa. Questa tesi mira a progettare un nuovo artefatto di riferimento per valutare la capacità e le prestazioni di un sistema di stereolitografia DLP, per la produzione di caratteristiche microfluidiche complesse 3D. L'artefatto di benchmark proposto include diversi canali planari e non planari insieme a diverse geometrie e sezioni trasversali complesse, come quello di diverse applicazioni lab-on-chip e alcuni degli artefatti di benchmark precedentemente progettati.