Fabrication of hollow channels with user-defined dimensions and patterns inside viscoelastic, gel-type materials is required for several applications, especially in biomedical engineering domain. These include objectives of obtaining vascularized tissues and enclosed or subsurface microfluidic devices. However, presently there is no suitable manufacturing technology that can create such channels and networks in a gel structure. The advent of three-dimensional bioprinting has opened new possibilities for fabricating structures with complex geometries. However, application of this technique to fabricate internal hollow channels in viscoelastic material has not been yet explored to a great extent. In this article, we present the theoretical modeling/background of a proposed manufacturing paradigm through which hollow channels can be conveniently fabricated inside a gel structure. We propose that a tip connected to a robotic arm can be moved in X-, Y-, and Z-axis as per the desired design. The tip can be moved by a magnet or mechanical force. If the tip is further trailed with porous tube and moved inside the viscoelastic material, corresponding internal channels can be fabricated. To achieve this, however, force modeling to understand the forces that will be required to move the tip inside viscoelastic material should be known and understood. Therefore, in our first attempt, we developed the computational force modeling of the tip movement inside gels with different viscoelastic properties to create the channels.

中文翻译：

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进行力建模以开发一种在凝胶结构内部制造空心通道的新颖方法。

在多种应用中，尤其是在生物医学工程领域，需要在粘弹性凝胶型材料内部制造具有用户定义尺寸和图案的空心通道。这些目标包括获得血管化组织和封闭或地下微流体装置的目标。但是，目前没有合适的制造技术可以在凝胶结构中形成这种通道和网络。三维生物打印的出现为制造具有复杂几何形状的结构开辟了新的可能性。然而，尚未广泛探索将该技术用于在粘弹性材料中制造内部空心通道的应用。在这篇文章中，我们提出了所提出的制造范例的理论模型/背景，通过该范例可以方便地在凝胶结构内部制造空心通道。我们建议，根据所需设计，连接到机械手的尖端可以在X，Y和Z轴上移动。尖端可以通过磁铁或机械力移动。如果尖端进一步用多孔管拖尾并在粘弹性材料内部移动，则可以制造相应的内部通道。然而，为了实现这一点，应该知道并理解力模型，以理解使尖端在粘弹性材料内运动所需的力。因此，在我们的首次尝试中，我们开发了具有不同粘弹性的凝胶内部尖端运动的计算力模型，以创建通道。我们建议，根据所需设计，连接到机械手的尖端可以在X，Y和Z轴上移动。尖端可以通过磁铁或机械力移动。如果尖端进一步用多孔管拖尾并在粘弹性材料内部移动，则可以制造相应的内部通道。然而，为了实现这一点，应该知道并理解力模型，以理解使尖端在粘弹性材料内运动所需的力。因此，在我们的首次尝试中，我们开发了具有不同粘弹性的凝胶内部尖端运动的计算力模型，以创建通道。我们建议，根据所需设计，连接到机械手的尖端可以在X，Y和Z轴上移动。尖端可以通过磁铁或机械力移动。如果尖端进一步用多孔管拖尾并在粘弹性材料内部移动，则可以制造相应的内部通道。然而，为了实现这一点，应该知道并理解力模型，以理解使尖端在粘弹性材料内运动所需的力。因此，在我们的首次尝试中，我们开发了具有不同粘弹性的凝胶内部尖端运动的计算力模型，以创建通道。如果尖端进一步用多孔管拖尾并在粘弹性材料内部移动，则可以制造相应的内部通道。然而，为了实现这一点，应该知道并理解力模型，以理解使尖端在粘弹性材料内运动所需的力。因此，在我们的首次尝试中，我们开发了具有不同粘弹性的凝胶内部尖端运动的计算力模型，以创建通道。如果尖端进一步用多孔管拖尾并在粘弹性材料内部移动，则可以制造相应的内部通道。然而，为了实现这一点，应该知道并理解力模型，以理解使尖端在粘弹性材料内运动所需的力。因此，在我们的首次尝试中，我们开发了具有不同粘弹性的凝胶内部尖端运动的计算力模型，以创建通道。