Silicone 3D-printen: De Volgende Grens in Additieve Productie

Materiaalwetenschap in additieve productie evolueert snel om de steeds geavanceerdere eisen van AM-specialisten en hun klanten te halen. Een bijzonder intrigerende ontwikkeling is de vervulling van een langgekoesterde droom: 3D-printen met silicone. Hoewel de potentiële voordelen van deze aanpak al jarenlang duidelijk zijn, is het pas recentelijk dat de technologie volwassen genoeg is geworden om haalbaar te zijn.

Waarom silicone?

Silicone is een veelzijdig, wel-gevestigd materiaal dat gebruikt wordt in industrieën waar flexibiliteit gepaard moet gaan met sterkte en duurzaamheid. In mechanische engineering aandrijft het componenten die buigen zonder te breken; in mode creëert het ingewikkelde versieringen en functionele accessoires zoals zoolvoetbedden; in gezondheidszorg en voedselgraad productie garandeert het biocompatibiliteit en veiligheid.

Waarom is het dan niet een standaardhulpmiddel voor additieve productie geworden?

Historisch heeft silicone's natuurlijke viscositeit schone extrusie bemoeilijkt, wat de geometrieën die nauwkeurig geprint konden worden, beperkte. Recente vooruitgang in chemie en printtechnologie overwinnen nu deze hindernissen.

De Evoluerende Technologie

Het Picsima-proces, gelanceerd door Fripp Design and Research in Sheffield in 2012 en geoctrooierd in 2016, was een van de eerste haalbare silicone-printmethoden. Het extrudeert een katalysator door een naald-dunne zuil in een bad van silicone-olie, wat het materiaal direct verhardt en de noodzaak voor supportstructuren elimineert. Hoewel de methode belofte toont voor hoogwaardige medische prothesen, blijft het buiten grootschalige productie.

ACEO®, een divisie van Wacker Chemie, onthulde onlangs een nieuwe silicone-printtechnologie getest in haar Open Print Lab in Duitsland. Het systeem deposeert druppels silicone op een buildplatform en verhardt ze met UV-licht, wat onderdelen produceert met mechanische eigenschappen vergelijkbaar met injectiegegoten componenten. Net als Picsima, vereist ACEO gespecialiseerde printers (ACEO® Imagine modellen) en aangepaste software om de unieke chemie van het materiaal te managen. Het bedrijf heeft ook een oplosbare supporthars ontwikkeld die automatisch verwijderd kan worden, wat post-processing voor complexe geometrieën vereenvoudigt.

Kort daarna introduceerde Keyence zijn eigen silicone-gebaseerde "rubbery elastomers" ontworpen voor gebruik met zijn Agilista inktjetprinters. Vanwege octrooibeperkingen is de technologie momenteel beperkt tot Duitsland en Japan.

In juni 2017 presenteerde North Carolina State University een nieuwe benadering die vloeibare silicone rubber met water mengt, wat kleine silicone-korrels vormt die in flexibele structuren gerangschikt kunnen worden. De onderzoekers zien direct potentieel voor medische toepassingen, zoals 3D-geprinte verbanden die zich aanpassen aan een patiënts lichaam.

Wat Is Er Volgende Voor Silicone in Additieve Productie?

Al deze methodes tonen belofte, maar de echte toets zal hun integratie in productieworkflows zijn. Hybride processen die silicone's unieke eigenschappen benutten, worden al verkend—bijvoorbeeld voorziet Fripp Design in het gebruik van Picsima om flexibele prothese-prototypes te creëren die een patiënt passen, en vervolgens het prototype als gietvorm te gebruiken voor een eindelijk, volledig gecureerd onderdeel.

We zullen deze opkomende technologieën blijven monitoren en kijken uit naar het zien hoe fabrikanten en AM-specialisten silicone's capaciteiten benutten om de grenzen van wat gebouwd kan worden te verleggen.