硅膠3D打印，下一個材料突破點

硅膠的化學性質(zhì)穩(wěn)定、吸附性能高、熱穩(wěn)定性好、機械強度較高，是一種高活性多孔材料。近年來，這種材料也開始與3D打印擦出火花，和陶瓷、石墨烯一起，并稱為最具市場前景的三大新型3D打印材料。

3D打印與硅膠 充滿坎坷的“合體”
硅膠前途廣闊，目前可以用作阻尼減振材料、隔音隔熱材料、精密包裝材料，在航天航空、汽車、先進武器、電子工業(yè)等方面大顯身手。食品級硅膠制品、醫(yī)療級硅膠制品、建筑密封膠、隱形眼鏡、服裝和消費產(chǎn)品層出不窮，它也必將成為3D打印硅膠重要的應用點。

3D打印的鞋底硅膠晶格結(jié)構(gòu)

以硅膠為原料3D打印定制的內(nèi)衣

硅膠3D打印乳房植入物

（醫(yī)生可以首先使用3D掃描獲得患者乳房的原始形狀，然后用3D打印技術高效地將其復制出來，大大簡化流程）

在傳統(tǒng)上，硅膠部件只能通過注塑成型工藝來制造，這是相當昂貴的，除非用于大批量生產(chǎn)的部件才比較劃算。但是，使用這種材料開發(fā)模具的成本，對于一般原型設計、定制和普通產(chǎn)品開發(fā)來說太過昂貴了。

如果直接用3D打印成型硅膠制品，即可完美解決成本上的問題。

但基于硅膠這種材料的特殊性質(zhì)，3D打印硅膠還是比較難實現(xiàn)。高性能硅膠是一種納米復合彈性體系，不能像熱塑性塑料或者金屬那樣經(jīng)過加熱并打印成型。因此，較為成熟的熔融沉積（FDM）、光固化（SLA）、選擇性激光燒結(jié)（SLS）等3D打印工藝不能滿足硅橡膠多孔材料的3D成型要求。

不過，目前也有部分公司和科研機構(gòu)在新型的硅膠3D打印技術方面取得了一些突破。

Picsima：醫(yī)療和食品級硅膠3D打印機
2014年10月，英國Fripp Design Research宣布推出了一款可使用硅膠進行打印工作的3D打印機——Picsima硅膠3D打印機。打印尺寸為100×100×30mm，打印層厚精細至0.4mm，打印成品硬度可低至邵氏硬度10A，意味著可以達到超柔的水平，可以反復拉伸而不致斷裂。

Picsima工藝是一種介于粉末床3D打印和光固化3D打印之間的過程。主要是利用催化劑，對盛滿特種硅油的“材料池”進行燒結(jié)或凝固——利用3D打印機針型擠出頭層層噴射定量催化劑到硅油表面。由于催化劑可以快速凝固硅膠，打印對象完全不需要支撐和后處理。另外，打印過程中還使用了交聯(lián)劑，打印對象各部分的柔軟程度會根據(jù)交聯(lián)劑產(chǎn)生變化。最后，這種工藝還可以進行染色打印，制作出彩色硅膠。

Picsima硅膠3D打印機現(xiàn)已獲FDA批準用于醫(yī)療和食品應用中，他們還為該設備專門申請了專利。其室溫硫化（RTV）醫(yī)用級硅膠材料可以廣泛用于3D打印假肢（耳、鼻、義齒等）、醫(yī)療設備、電子消費品以及工業(yè)級原型產(chǎn)品，已獲批用于人體。事實上，Picsima還發(fā)現(xiàn)，結(jié)合3D掃描技術，醫(yī)生們可以將其應用于龐大的乳房植入行業(yè)。

硅膠耳塞

他們還成立了一家新公司Picsima Limited，專門為客戶提供3D打印硅膠的服務。Fripp Design宣布，近期將會展出其新的Picsima硅膠3D打印開發(fā)系統(tǒng)，據(jù)稱測試硅膠部件可以實現(xiàn)SLA打印精度。

Picsima Silicone 3D Printer Development System

瓦克化學：按需滴噴（drop-on-demand）技術

2015年8月，化學巨頭瓦克化學（Wacker Chemie）在其剛剛發(fā)布的第二季度財報中披露，他們的瓦克有機硅事業(yè)部已經(jīng)開發(fā)出一種技術，可以把硅膠作為3D打印材料。這項新技術是他們與德國產(chǎn)品開發(fā)公司Ingenieure共同開發(fā)的。今年，瓦克化學表示，將在今年10月份舉辦的K 2016展會上正式展示他們帶來的世界第一款工業(yè)級硅膠3D打印機ACEO Imagine Series K！

他們最終開發(fā)出來的工藝稱為按需滴噴（drop-on-demand）技術——ACEO技術，使用的是玻璃打印床、以及一種特殊的硅膠材料，該材料具有很高的粘稠度并且對UV光很敏感。在3D打印過程中，類似的噴墨打印機的打印頭會在玻璃打印床上用硅膠的微小液滴鋪設一薄層，然后用UV光對其進行硫化。每一個新的硅膠層鋪設的同時其下一層被硫化，該過程重復進行，直到目標對象被3D打印完成。最終打印出來的對象具有光滑的表面，和傳統(tǒng)制造出來的硅膠部件完全一樣，是完全生物相容、具有耐熱性和透明的。

該技術的關鍵是要使用非常小滴的硅膠液進行打印，而且材料要通過一個小小的、專用的打印噴嘴。因為硅膠液滴需要既小、又精確地放置在打印平臺上，所以標準的3D打印軟件無法滿足其要求，開發(fā)人員需要自己開發(fā)定制的軟件方案。當?shù)谝粚庸枘z被打印時，硅膠液滴會合成一條細行，UV光速需要在不到一秒鐘的時間里將其硫化。UV光的照射會使硅膠分子相互交連形成固態(tài)、柔軟的彈性體材料。據(jù)了解，目前該技術的打印速度仍然沒有達到瓦克公司認為可以上市銷售的標準，開發(fā)團隊認為，他們最終將會改進其打印過程使其達到能夠在一小時內(nèi)打印100克硅膠的速度。

瓦克化學開發(fā)的硅膠3D打印機能夠用0.6毫米寬、0.3毫米厚的硅膠條打印出非常精細的內(nèi)容。研究人員說，3D打印出來的成品與注塑成型產(chǎn)品看起來幾乎一樣。為了獲得精細的效果，他們開發(fā)出一種特殊的硅膠材料，它打印出來的時候是液體，并且能夠完全靜止地沉積在打印表面上。

中國工程物理研究院：三維直寫-熱固化成型技術

針對硅橡膠多孔材料的物理流變和化學流變特點，中國工程物理研究院開發(fā)了一種三維直寫-熱固化成型（Three-dimension Direct-writing Thermo-curing,3DDT）技術，搭建了由壓力注射筆和多軸移動平臺構(gòu)成的打印系統(tǒng)，設計了具有動態(tài)可塑、靜態(tài)成形以及加熱固化定型的硅橡膠納米復合材料體系，成功實現(xiàn)了硅橡膠多孔材料的3D打印。

FAM 3D打印系統(tǒng)：彩色硅膠3D打印
一家名為San Draw的硅膠3D打印解決方案公司，希望通過其創(chuàng)新的FAM 3D打印系統(tǒng)進一步推動3D打印技術在醫(yī)學教育方面的應用。他們認為，3D打印硅膠技術在這里擁有獨特的優(yōu)勢。

FAM意為全彩（Full-color）、硬度可調(diào)（Adjustable hardness）和多材質(zhì)（Multi-material）。

San Draw3D打印硅膠手臂模型，觸感更真實，用于術前模擬操作

除此之外，他們還為汽車、消費電子、建筑、鞋業(yè)提供硅膠3D打印解決方案。San Draw表示，目前只提供打印服務，暫不銷售設備。

3D打印硅密封具有雙面晶格結(jié)構(gòu)，極大地提高了密封性能，從而提高了燃料電池的效率，請關注南極熊3d打印網(wǎng)。

從左到右：雙面晶格、無晶格、開放式晶格的封套

來源：3d打印世界

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