當今的大多數(shù)硅膠密封件、接頭、可穿戴技術(shù)、機器人夾具等都是通過注射或壓縮成型制成的。這個過程需要一個模型，使用該模型制作模具，然后將硅膠注入模具中，整個步驟較為繁瑣。3D打印硅膠技術(shù)完全消除了模型和模具制造步驟，只需打印最終部件即可。這顯然節(jié)省了大量成本和時間，根據(jù) 3D 打印機制造商3D Systems 的說法，3D打印硅膠直接成型比注塑成型快 90%。
△游泳產(chǎn)品制造商 Finis 在 8 小時內(nèi) 3D 打印出泳鏡墊片原型，能夠更快地現(xiàn)場測試新產(chǎn)品
但3D打印硅膠也面臨著挑戰(zhàn)，與固體聚合物長絲不同，固體聚合物長絲在加熱時具有延展性，在冷卻時再次固化，例如 PLA 或 TPU。硅膠一旦凝固，就無法再次變得柔韌。它也與光聚合物樹脂不同，因為有機硅對紫外線具有很強的抵抗力，并且不能以其純凈形式進行固化。有機硅需要添加劑來使材料對光或熱敏感。
這種材料的復雜性意味著硅膠需要特殊的 3D 打印機，例如 Spectroplast 和 Lynxter 的打印機。然而，如果應用不需要 100% 純硅膠，用戶可以選擇更多基于硅膠和類似硅膠的材料，這些材料如今應用更加廣泛，并且適用于許多現(xiàn)有的樹脂 3D 打印機。當有機硅用于樹脂 3D 打印機時，有機硅材料會與其他聚合物樹脂混合，因此會失去一些顯著特性，但這仍然是各種應用的理想選擇。
3D打印硅膠的應用
△瑞士公司 MotionTech 根據(jù)個體患者掃描數(shù)據(jù)創(chuàng)建定制的 Your Liner，3D打印的硅膠假肢襯墊
從應用角度來看，3D打印硅膠技術(shù)適合中小批量、產(chǎn)品原型、獨特形狀，或者針對患者的產(chǎn)品。主要應用領(lǐng)域如下：
●醫(yī)療植入物：3D 打印硅膠植入物正在探索用于半月板植入物 和其他醫(yī)療設備。
●假肢：3D 打印硅膠假肢和假肢襯墊為傳統(tǒng)假肢提供了舒適、可定制的替代方案。
●軟機器人：3D 打印硅膠非常適合創(chuàng)建軟機器人組件，例如能夠抓取和操縱精致物體的夾具。
●醫(yī)療模型：硅膠可以具有人體組織的感覺和反應，使其成為醫(yī)療模型和手術(shù)實踐輔助工具的理想選擇。
●可穿戴設備：3D 打印硅膠用于創(chuàng)建定制可穿戴設備，用于消費者可穿戴設備的研究和原型，例如智能手表和健身追蹤器。
●紡織品：3D 打印硅膠可用于柔性和可拉伸的織物，在時尚和運動服裝中具有潛在應用。
●電子產(chǎn)品：3D 打印硅膠正在被探索作為柔性和可拉伸電子產(chǎn)品的潛在材料。
●生物醫(yī)學研究：3D 打印硅膠用作組織工程的支架，創(chuàng)建用于研究和實驗的細胞生長結(jié)構(gòu)。
●聲學：3D 打印硅膠用于制造隔音材料，例如隔音屏障、吸音器和減振器。
有機硅及類有機硅材料
△采用 SIL 30 3D 打印零件，SIL 30 是一種來自 Carbon 的硅膠材料
隨著材料科學和制造工藝的發(fā)展，有機硅已進入增材制造領(lǐng)域。工業(yè)用硅膠 3D 打印，尤其是制造業(yè)和醫(yī)療保健領(lǐng)域確實已經(jīng)發(fā)展起來。2022 年，澳大利亞聯(lián)邦科學與工業(yè)研究組織 (CSIRO) 開發(fā)了一種新型硅樹脂，可用于普通市售桌面 DLP 打印機，無需進行修改。從那時起，該組織一直在尋找工業(yè)合作伙伴來幫助進一步開發(fā)有機硅樹脂技術(shù)并將其商業(yè)化。
2023年2月，研究人員 3D 打印了帶有嵌入式壓阻傳感器的硅鞋墊，用于測量身體活動期間的步態(tài)力。另一項新研究使用了 3D 打印的硅膠仿生手指和集成觸覺反饋系統(tǒng)來測試柔性電子產(chǎn)品。
△CSIRO希望其開發(fā)的DLP兼容有機硅樹脂能夠盡快實現(xiàn)商業(yè)化
硅膠材質(zhì)特性
●優(yōu)異的熱穩(wěn)定性
●有不同硬度可供選擇
●耐水性和作為密封劑的適用性
●抗紫外線
●抗氧化性
●抗壓和抗剪性能
●阻燃性
●電氣絕緣
●生物相容性
●食品安全
●可滅菌
●顏色和半透明度可選
△一系列可 3D 打印的彈性體材料可以在各種應用中替代硅膠
硅材料和硅替代材料
大多數(shù)硅膠 3D 打印機無法使用與注塑成型完全相同的材料進行打印。只有 Spectroplast、Lynxter 和 Eklem 等少數(shù)公司聲稱能夠使用 100% 硅膠進行 3D 打印。許多其他公司提供含有添加劑的硅基材料，使其更易于 3D 打印。
紫外線固化劑等添加劑會削弱有機硅的性能或降低最終部件的質(zhì)量和使用壽命，因此與其他聚合物的特殊共混物可以彌補這種影響。也就是說，這些改性有機硅仍然具有許多積極的特性，并且適用于廣泛的應用。
可3D打印的聚氨酯用于墊圈和其他需要軟橡膠特性但可能不需要純硅樹脂的所有優(yōu)點的應用。例如，Chromatic 3D Materials提供可 3D 打印的工業(yè)強度彈性體產(chǎn)品，包括聚氨酯和其他熱固性彈性體，用于運輸、工業(yè)密封件和墊圈、紡織品、醫(yī)療設備和國防。Chromatic 的 RX-AM 材料和技術(shù)平臺基于反應擠出增材制造，這是一種使用化學反應的沉積 3D 打印。
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