用硅胶进行 3D 打印 — 是时候了吗？

增材制造中的材料科学正在迅速发展，主要是为了满足增材制造专家及其客户日益复杂的要求。一项特别有趣的发展是实现了添加剂制造商长期以来的梦想之一：使用硅胶进行 3D 打印。虽然这种方法的潜在优势多年来一直很明显，但直到最近，可用技术才发展到有可能成为可行的地步。

为什么是硅胶？

有机硅已经是一种通用且成熟的材料，用于不同行业的各种应用。例如，它可用于任何必须将柔韧性与强度和耐用性相结合的机械部件。这些品质也是时尚行业的理想选择，可用于制作精致的装饰品或实用元素，如鞋垫。它也是医疗和食品安全部件的热门选择。

那么为什么它没有成为增材制造的标准工具？

不幸的是，现实情况是，直到最近才证明使用硅胶进行 3D 打印是困难的，如果不是不可能的话。材料的自然粘度使其难以干净地挤出并限制了可以准确打印的几何形状。但有一个好消息：由于研究人员和材料专家的不断努力，一种具有生产价值的硅胶 3D 打印方法可能很快就会面世。

不断发展的技术

Picsima 工艺是最早可行的有机硅印刷技术之一，该工艺最初由谢菲尔德的 Fripp Design and Research 于 2012 年推出，并于 2016 年获得专利。挤出机在硅油浴中创建固体结构，无需支撑结构。虽然该技术有望提供基于 3D 扫描的高质量医疗假肢，但它尚未商业化用于大规模应用。

瓦克化学的一个部门 ACEO® 最近宣布了他们的硅胶 3D 打印新技术，该技术正在德国的开放打印实验室进行探索。这种方法将硅胶液滴放在打印区域，然后用紫外线固化以形成固体结构，从而提供与注塑成型部件具有相似机械质量的部件。

与 Picsima 方法一样，ACEO® 的技术需要使用专业打印机（在本例中为 ACEO® Imagine 型号）和经过全面优化的软件，以管理新材料的独特化学和机械性能。虽然仍然需要使用支撑结构，但 ACEO® 开发了自己的可溶性支撑材料，可以成功打印高度复杂的几何形状，同时避免在后处理过程中手动移除支撑的耗时步骤。

不久之后，另一家德国公司 Keyence 宣布了他们自己的用于 3D 打印的有机硅材料，他们将其称为“橡胶弹性体”。这些专为使用基于喷墨的方法的 Agilista 系列打印机而设计。遗憾的是，由于专利限制，目前该技术仅在德国和日本可用。

北卡罗来纳州立大学于 2017 年 6 月推出了一种不同的有机硅印刷方法。这种方法将水与液体硅橡胶相结合，可以使用微小的硅橡胶珠创建柔性结构。 NCSU 的工作人员已经在设想这项技术在医疗领域的潜在应用，例如在患者身上打印柔性绷带。

有机硅在增材制造领域的下一步是什么？

所有这些方法都是有前途的伟大事物，并且基于我们迄今为止所看到的，具有巨大的潜力。然而，与任何新技术一样，对其可行性的最终测试将是它们能否成功地融入生产工作流程。我们设想围绕有机硅印刷发展新的混合工艺，在其中它可以找到专业的利基市场来支持和增强其他技术。有趣的是，Fripp Design and Research 已经在考虑 Picsima 工艺的这些方面，表明它可用于打印假肢的灵活原型以测试配件。一旦确认设计适合患者，该原型可用于为最终版本创建模具。

我们将密切关注这些新技术，并期待看到制造商和 AM 专家能够利用它们提供的可能性的方式。