Можете ли вы 3D-печатать силикон?

Силикон в последнее время делает успехи в 3D-печати не из-за отсутствия спроса, а обладает свойствами, идеальными для бесконечного применения. Силикон очень вязкий, что точно влияет на 3D-печать, поэтому 3D-печать силиконом задерживается.

Что ж, остается вопрос:Можно ли печатать силикон на 3D-принтере? Давайте узнаем!

После процесса затвердевания силиконовый объект, являющийся эластомером, не может вернуться в жидкое состояние, как термопласты и другие универсальные материалы.

Эластомер — это полимер, обладающий высокой вязкостью и эластичностью, проще говоря, каучук. Изюминкой свойства каучука является то, что он может растягиваться и сохранять свою первоначальную форму после выпуска. Силикон, являющийся синтетическим каучуком, также обладает рядом привлекательных свойств.

Печать силиконовыми материалами

Силиконовые нити было невозможно напечатать. Силикон обладает превосходной термической стабильностью и биосовместимостью, что делает его востребованным в аддитивном производстве. Гибкость и идея 3D-печати силиконом открывают многочисленные возможности в здравоохранении и других областях.

В отличие от других термопластов, чистый силикон нельзя расплавить до жидкого состояния, а затем снова затвердеть с помощью технологии 3D-принтера. Производство силиконовых материалов было возможно исключительно с помощью традиционных производственных процессов, таких как литье под давлением.

Этот процесс является дорогостоящим для создания силиконовых прототипов и биомоделей из-за дорогих форм.

Высокая эластичность силикона затрудняет применение других методов, кроме литья под давлением, что делает его дорогим для мелкосерийного производства.

Несколько компаний разрабатывают новые системы, которые будут включать силикон в 3D-печать. В новых технологиях используется напыление головок, в то время как в других технологиях детали, аналогичные литьевым под давлением, производятся с помощью фотополимеризации.

Силиконовая 3D-печать более гибкая, и в отличие от традиционного производственного процесса, она гибкая, и производственный процесс не зависит от объема. Это позволяет производить детали в небольших объемах, при этом процесс не является таким дорогостоящим.

Жидкий силикон имеет высокую вязкость, что замедляет производство, поскольку он отличается от других полимеров. Он затвердевает при определенных температурах, недостижимых для 3D-принтеров.

Достижения в технологии 3D-печати и растущий спрос на силиконовые детали стимулировали развитие силиконовой 3D-печати.

Свойства силиконовых деталей

Силикон, включая силикон-уретановый материал, широко распространен и является предпочтительным выбором для требовательных отраслей, включая текстильную промышленность и автомобили. Он широко применяется в сборке космических кораблей, биосовместим в медицинских приложениях и мягкой робототехнике.

Высокоэффективное свойство позволяет силикону иметь потрясающие характеристики как физически, так и химически.

К потрясающим свойствам силикона относятся:

• Замечательная термическая стабильность с возможностью увеличения или уменьшения значения.
• Водостойкий и отталкивает пар.
• Сопротивление сжатию и сдвигу делает его пригодным для образования герметичных швов.
• Электроизоляция даже в воде
• Биосовместимость гарантирует, что он безопасен для пищевых продуктов.
• Параметры цвета и прозрачности делают его идеальным для оптики.
• Стойкость к УФ-излучению и окислению
• Негорючий
• Можно стерилизовать
• Доступны разной жесткости

Эти свойства позволяют силикону быть динамичным в таких отраслях, как энергетика, производство продуктов питания, автомобили, потребительские товары, электроника и даже сельское хозяйство.

Аддитивное производство

Аддитивное производство также широко известно как 3D-печать. Это влечет за собой создание трехмерного объекта с использованием цифровой информации вместо инструментов и силиконовых форм путем постепенного добавления материала слой за слоем.

Технологии различаются по формам для наложения слоев, но все они работают по одному и тому же принципу при создании конечного желаемого объекта.

Как работает силиконовая 3D-печать. Можно ли напечатать силикон на 3D-принтере?

Давайте углубимся в то, как силикон работает в 3D-печати.

1. Депонирование

3D-принтеры используют печатающие головки для нанесения материала в виде 2D-форм, в основном слой за слоем. С другой стороны, силикон не может быть доступен в жидкой форме, но процесс также включает осаждение.

В принтерах используется печатающая головка, которая наносит силиконовые капли по отдельности, а затем объединяет их, образуя гладкую поверхность.

2. Отверждение и вулканизация

Силиконовая резиновая шапочка не затвердевает в жидкой или гелеобразной форме, что облегчает нанесение спрея во время процесса 3D-печати. Отверждение – это химический процесс, в ходе которого силиконовый каучук с нанесенным рисунком образует поперечные связи в цепи, слой за слоем.

Некоторые принтеры используют ультрафиолетовый свет или тепло в качестве альтернативы процессу. Вулканизирующийся силикон при комнатной температуре вступает в реакцию с катализаторами и другими веществами, затвердевающими в процессе.

В процессе фотополимеризации стадия отверждения эффективно заменяет стадию осаждения, поскольку она включает в себя облучение УФ-светом для создания двухмерной формы для каждого слоя.

3. Постобработка

Вулканизация позволяет напечатанной силиконовой детали затвердеть достаточно хорошо, чтобы можно было напечатать еще один слой, но это не укрепляет всю структуру.

После печати отпечаток может быть подвергнут печи, которая катализирует химические реакции и удаляет нежелательные частицы. Также может потребоваться промывка для удаления поддерживающего материала.

Производство жидких добавок

Это расширение аддитивной техники, при которой очень вязкий материал, такой как силикон, добавляется в платформу для создания ожидаемого объекта, который затем нагревается до полного затвердевания. Возможности жидкостного аддитивного производства (LAM) предоставляет функциональная жидкость, используемая для оптимизации 3D-печати.

Материалы обладают различными функциями, в основном прозрачностью и гибкостью, и могут комбинироваться в процессе печати. Силиконовое аддитивное производство обеспечивает прочность отпечатков после завершения.

Функциональная жидкость сначала наносится послойно при комнатной температуре. УФ-свет используется для отверждения материалов, а затем сшивки с помощью дюрометров.

LAM предлагает альтернативу другим методам 3D-печати, включая моделирование методом наплавления и распыление материалов. Компоненты и принты LAM обладают высокими эксплуатационными характеристиками и хорошо подходят для автомобильной промышленности, электроники, противопожарных и других изоляционных конструкций.

Жидкостное аддитивное производство использует высокую скорость процесса и гарантирует печать без искажений с неограниченной свободой действий по вашему желанию. Этот метод является инновационным и подходит для прототипов и небольших производств. Это повышает актуальность и применение процесса в отраслях.

Преимущества аддитивного производства

• Доступная стоимость входа

Стоимость оборудования в производственных отраслях и процессах всегда является препятствием, с которым сталкивается большинство компаний. Однако оборудование для аддитивного производства доступно большинству компаний и малых предприятий.

С развитием инноваций и технологий входные затраты будут ниже, что приведет к сокращению входных затрат. Для небольших производственных единиц это увеличивает прибыль и рентабельность.

• Простота разработки конечного продукта

Аддитивное производство — это больше, чем просто получение вашей печатной продукции. Он включает в себя дизайн и инновации на самом высоком уровне. Как творческий человек может получить свободу без времени и затрат, когда дело доходит до аддитивного производства.

Традиционно модификация печати приводила к резкому увеличению затрат и временных задержек после изменения производственной линии. Инженеры могут создавать несколько версий одной конструкции с минимальными затратами, отказавшись от статических методов и используя аддитивное производство.

• Программы обучения доступны на всех уровнях

Получение машин и оборудования — это одно; наличие навыков и рабочей силы для эффективной эксплуатации оборудования — это совсем другое. Обучение ваших сотрудников и рабочих профессиональному проектированию с использованием аддитивного производства, скорее всего, задержит деловые операции.

Тем не менее, существуют различные программы обучения для дизайнеров и производителей, доступные на разных уровнях. Базовое обучение предназначено для сотрудников, имеющих опыт работы с технологиями.

Техническое обучение направлено на то, чтобы обучить лиц, принимающих решения, правильному максимизации, в то время как углубленное обучение в основном предназначено для постпродакшна и обработки материалов.

• Снижает количество отходов в процессе производства

Принцип аддитивного производства в производственных процессах сильно отличается от традиционных методов производства. Некоторые машины работают, удаляя материал из большего блока, чем предполагаемый продукт.

Отрезанные материалы в виде стружки и не могут быть использованы, поэтому попадают в отходы. Однако аддитивное производство работает путем добавления материалов слой за слоем, так что используется только то, что необходимо. Аддитивное производство помогает сократить материальные затраты на 90 %.

• Энергосбережение

Аддитивное производство значительно снижает энергопотребление, так как сокращает количество используемых материалов и сокращает этапы производственного процесса по сравнению с традиционными производственными процессами.

Повторное производство деталей с помощью аддитивного производства восстанавливает продукты после окончания срока службы до новых условий, используя энергию в диапазоне от 2 до 25 % энергии, которая в противном случае потребовалась бы для создания совершенно новой детали.

Распечатанные на 3D-принтере силиконовые отступы

• Доступность оборудования и материалов

Основным ограничением 3D-силикона является его доступность. Несколько компаний предлагают настоящие силиконовые 3D-принтеры; это означает резкое увеличение затрат и ограниченный выбор материалов.

• Структурное ограничение

Компании, занимающиеся 3D-печатью, росли на протяжении многих лет, но производственный материал по-прежнему не подходит для аддитивных технологий. Конструкционный силиконовый 3D-принтер имеет одну головку, а это означает, что он будет создавать только простые объекты с небольшим количеством деталей.

Принтеры, использующие технологии, основанные на стереолитографии, обходят эту проблему, но тем не менее смолы включают УФ-отверждение. Лучшие силиконовые 3D-принтеры имеют относительно небольшие области сборки, которые не могут печатать опорные конструкции для печати.

• Потребность в отвердителях

Почти ни одна компания не использует 3D-печать чистого силикона в своих производственных процессах. Большинство из них ссылаются на использование УФ-отвердителей; это приводит к ослаблению материала и снижению качества конечного продукта.

Тем не менее, он по-прежнему сохраняет положительные свойства даже после силиконового формования и доступен для широкого спектра применений.

Заключение

До силиконовой 3D-печати еще далеко. При медленных темпах роста технологий скорость внедрения относительно ниже. Большинство компаний ничего не знают и не знают о том, что может предложить эта технология, или не решаются ее внедрять, поскольку она не используется повсеместно.

Благодаря постоянным разработкам и усовершенствованиям новых компаний, переходящих на силиконовую 3D-печать, она остается жизнеспособной альтернативой отраслям производителей силикона.

Спрос на силиконовые 3D-печатные детали и силиконовые формы неуклонно растет, и это намекает на то, что технологии будущего будут захватывающими.