Силиконовая 3D-печать: новая граница в аддитивном производстве

Материаловедение в аддитивном производстве быстро эволюционирует для встречи все более изощренных требований AM-специалистов и их клиентов. Один особенно интригующий прогресс — исполнение давно череваной мечты: 3D-печать с силиконом. В то время как потенциальные выгоды этого подхода были очевидны много лет, только недавно технология созрела достаточно, чтобы стать жизнеспособной.

Почему силикон?

Силикон — универсальный, устоявшийся материал, используемый по индустриям, где гибкость должна быть спарена с прочностью и долговечностью. В механической инженерии он питает компоненты, гнущиеся без ломания; в моде создает изысканные украшения и функциональные аксессуары вроде стель; в здравоохранении и пищевом производстве гарантирует биосовместимость и безопасность.

Так почему он не стал стандартным инструментом для аддитивного производства?

Исторически, естественная вязкость силикона делала чистую экструзию трудной, ограничивая геометрии, которые могли быть точно напечатаны. Недавние достижения в химии и печатающей технологии теперь преодолевают эти барьеры.

Эволюционирующая технология

Процесс Picsima, запущенный Fripp Design and Research в Шеффилде в 2012 и запатентованный в 2016, был одним из первых жизнеспособных методов силиконовой печати. Он экструдирует катализатор через игольчатую сопло в ванну силиконового масла, мгновенно твердя материал и устраняя необходимость в поддержках. Хотя метод показывает обещание для высококачественных медицинских протезов, он остается вне крупномасштабного производства.

ACEO®, подразделение Wacker Chemie, недавно анонсировало новую силиконовую печатающую технологию, протестированную в своем Open Print Lab в Германии. Система оседает капли силикона на строительную платформу и отверждает их УФ-светом, производя детали с механическими свойствами, сравнимыми с литьем под давлением. Как Picsima, ACEO требует специализированных принтеров (модели ACEO® Imagine) и беспокойного софта для управления уникальной химией материала. Компания также разработала растворимую поддержечную смолу, которую можно удалять автоматически, упрощая постобработку для сложных геометрий.

Вскоре после Keyence представило свои собственные «резиноподобные эластомеры» на силиконовой основе для использования с их 잉кджет-принтерами Agilista. Из-за патентных ограничений технология сейчас ограничена Германией и Японией.

В июне 2017 года Северный Каролинский государственный университет представил новаторский подход, смешивающий жидкий силиконовый каучук с водой, формирующий крошечные силиконовые бусины, которые могут быть расположены в гибкие структуры. Исследователи видят немедленный потенциал для медицинских приложений, таких как 3D-печатные бинты, конформирующиеся к телу пациента.

Что дальше для силикона в аддитивном производстве?

Все эти методы показывают обещание, но настоящий тест будет их интеграция в производственные рабочие процессы. Гибридные процессы, использующие уникальные свойства силикона, уже исследуются — например, Fripp Design видят использование Picsima для создания гибких прототипов протезов, подходящих пациенту, затем использования прототипа как формы для финальной, полностью отвержденной детали.

Мы продолжим мониторить эти الناشющие технологии и с нетерпением ждем, как производители и AM-специалисты утилизируют возможности силикона для толкания границ того, что может быть построено.