3D-печать силиконом - время пришло?

Материаловедение в аддитивном производстве стремительно развивается, в основном для того, чтобы отвечать все более изощренным требованиям специалистов AM и их клиентов. Одним из особенно интригующих достижений стало осуществление одной из давних мечтаний производителей аддитивов:3D-печать силиконом. Хотя потенциальные преимущества этого подхода были очевидны в течение многих лет, только недавно доступные технологии эволюционировали до такой степени, что они потенциально могут стать осуществимыми.

Почему силикон?

Силикон уже является универсальным и хорошо зарекомендовавшим себя материалом, который используется в различных отраслях промышленности в самых разных областях. Например, его можно использовать в любом механическом компоненте, где гибкость должна сочетаться с прочностью и долговечностью. Эти качества также идеально подходят для индустрии моды, где их можно использовать для создания сложных орнаментов или практических элементов, таких как вставки для обуви. Это также популярный выбор для медицинских и пищевых продуктов.

Так почему же он не стал стандартным инструментом аддитивного производства?

К сожалению, реальность такова, что до недавнего времени 3D-печать силиконом была трудной, если не невозможной. Естественная вязкость материала затрудняет чистую экструзию и ограничивает геометрические формы, которые можно точно напечатать. Но есть и хорошие новости:благодаря постоянным усилиям исследователей и специалистов по материалам вскоре может появиться производственный подход к 3D-печати силиконовой подложкой.

Развивающиеся технологии

Одной из первых жизнеспособных технологий печати силиконом был процесс Picsima, который был первоначально запущен в 2012 году компанией Fripp Design and Research в Шеффилде, патент был получен в 2016 году. Процесс Picsima основан на нанесении катализатора через тонкую иглу. экструдер для создания твердых структур в ванне с силиконовым маслом, без необходимости использования поддерживающих структур. Хотя эта технология обещает предоставлять высококачественные медицинские протезы, основанные на 3D-сканировании, она еще не доступна на коммерческой основе для крупномасштабных приложений.

ACEO® - подразделение Wacker Chemie - недавно анонсировало новую технологию 3D-печати силиконовой печатью, которая изучается в их лаборатории Open Print Lab в Германии. При использовании этого метода капли силикона помещаются на область печати, которые затем отверждаются ультрафиолетовым светом для создания прочных структур, обеспечивающих детали с механическими свойствами, аналогичными деталям, изготовленным методом литья под давлением.

Как и метод Picsima, технология ACEO® требует использования специализированных принтеров (в данном случае моделей ACEO® Imagine) и программного обеспечения, которое было полностью оптимизировано для управления уникальными химическими и механическими свойствами нового материала. Хотя для этого по-прежнему требуется использование опорных структур, ACEO® разработала собственный растворимый опорный материал, который позволит успешно печатать очень сложные геометрические формы, избегая при этом трудоемкого этапа ручного удаления опор во время постобработки.

Вскоре после этого другая немецкая компания Keyence анонсировала собственные материалы на основе силикона для 3D-печати, которые они называют «каучуковыми эластомерами». Они были разработаны специально для работы с их серией принтеров Agilista, в которых используется струйный подход. К сожалению, на данный момент технология доступна только в Германии и Японии из-за патентных ограничений.

Другой подход к силиконовой печати был представлен Университетом штата Северная Каролина в июне 2017 года. Этот подход сочетает воду с жидким силиконовым каучуком, что позволяет создавать гибкие структуры с использованием крошечных шариков из силиконового каучука. Сотрудники NCSU уже рассматривают потенциальные возможности применения этой технологии в медицинском секторе, например, для нанесения гибких повязок на тела пациентов.

Что ждет силикон в мире аддитивного производства?

Все эти методы многообещают и, судя по тому, что мы уже видели, обладают огромным потенциалом. Однако, как и в случае с любой новой технологией, окончательной проверкой их жизнеспособности будет то, насколько успешно они могут быть интегрированы в производственные рабочие процессы. Мы бы предусмотрели новые гибридные процессы, развивающиеся вокруг силиконовой печати, в которых она может найти специальные ниши для поддержки и улучшения других технологий. Любопытно, что компания Fripp Design and Research уже думала в этом направлении с процессом Picsima, предполагая, что его можно использовать для печати гибких прототипов протезов для проверки примерки. После подтверждения того, что дизайн удобен для пациента, этот прототип можно использовать для создания формы для окончательной версии.

Мы будем с интересом следить за этими новыми технологиями и с нетерпением ждем возможности увидеть, как производители и специалисты по AM смогут воспользоваться преимуществами, которые они предлагают.