Pencetakan 3D dengan silikon — apakah sudah waktunya?

Ilmu material dalam manufaktur aditif berkembang pesat, sebagian besar untuk memenuhi persyaratan spesialis AM dan klien mereka yang semakin canggih. Salah satu perkembangan yang sangat menarik adalah pemenuhan salah satu impian lama produsen aditif:pencetakan 3D dengan silikon. Sementara keuntungan potensial dari pendekatan ini telah jelas selama bertahun-tahun, hanya baru-baru ini teknologi yang tersedia telah berkembang ke titik di mana ia berpotensi menjadi layak.

Mengapa silikon?

Silikon sudah menjadi bahan serbaguna dan mapan, digunakan di berbagai industri dalam berbagai aplikasi. Misalnya, dapat digunakan dalam komponen mekanis mana pun di mana fleksibilitas harus dikombinasikan dengan kekuatan dan daya tahan. Kualitas ini juga ideal untuk industri fesyen, yang dapat digunakan untuk membuat ornamen canggih, atau elemen praktis, seperti sisipan sepatu. Ini juga merupakan pilihan populer untuk suku cadang medis dan makanan yang aman.

Jadi mengapa tidak menjadi alat standar untuk pembuatan aditif?

Sayangnya, kenyataannya adalah bahwa pencetakan 3D dengan silikon telah terbukti sulit, jika bukan tidak mungkin, hingga saat ini. Viskositas alami bahan membuat sulit untuk diekstrusi dengan bersih dan membatasi jenis geometri yang dapat dicetak secara akurat. Namun ada kabar baik:berkat upaya terus-menerus dari para peneliti dan spesialis material, pendekatan yang layak produksi untuk pencetakan 3D dengan silikon akan segera tersedia.

Teknologi yang berkembang

Salah satu teknologi pertama yang layak untuk pencetakan dengan silikon adalah proses Picsima, yang awalnya diluncurkan pada 2012 oleh Fripp Design and Research di Sheffield, dengan paten yang diberikan pada 2016. Proses Picsima bekerja dengan menerapkan agen katalis melalui jarum tipis. extruder untuk membuat struktur padat di dalam bak minyak silikon, tanpa memerlukan struktur pendukung. Sementara teknologi menjanjikan untuk memberikan prostesis medis berkualitas tinggi, berdasarkan scan 3D, belum tersedia secara komersial untuk aplikasi skala besar.

ACEO® — sebuah divisi dari Wacker Chemie — baru-baru ini mengumumkan teknologi baru mereka untuk pencetakan 3D dengan silikon, yang sedang dieksplorasi di Open Print Lab mereka di Jerman. Metode ini menempatkan tetesan silikon pada area pencetakan, yang kemudian dikeringkan dengan sinar UV untuk membuat struktur padat, menghasilkan komponen dengan kualitas mekanis yang mirip dengan cetakan injeksi.

Seperti metode Picsima, teknologi ACEO® memerlukan penggunaan printer khusus (dalam kasus ini model ACEO® Imagine) dan perangkat lunak yang telah dioptimalkan sepenuhnya untuk mengelola sifat kimia dan mekanik unik material baru. Meskipun masih memerlukan penggunaan struktur pendukung, ACEO® telah mengembangkan bahan pendukung larut mereka sendiri, yang akan memungkinkan geometri yang sangat kompleks berhasil dicetak, sambil menghindari langkah yang memakan waktu untuk melepas penyangga secara manual selama pasca-pemrosesan.

Tidak lama kemudian, Keyence, perusahaan Jerman lainnya, mengumumkan bahan berbasis silikon mereka sendiri untuk pencetakan 3D, yang mereka sebut sebagai 'elastomer karet'. Ini dirancang khusus untuk bekerja dengan seri printer Agilista mereka, yang menggunakan pendekatan berbasis inkjet. Sayangnya, saat ini, teknologi tersebut hanya tersedia di Jerman dan Jepang karena pembatasan paten.

Pendekatan berbeda untuk pencetakan silikon diresmikan oleh North Carolina State University pada Juni 2017. Pendekatan ini menggabungkan air dengan karet silikon cair untuk memungkinkan penciptaan struktur fleksibel menggunakan manik-manik karet silikon kecil. Staf NCSU sudah membayangkan aplikasi potensial untuk teknologi ini di sektor medis, seperti mencetak perban fleksibel ke tubuh pasien.

Apa selanjutnya silikon di dunia manufaktur aditif?

Semua metode ini menjanjikan hal-hal hebat, dan berdasarkan apa yang telah kita lihat sejauh ini, memiliki potensi yang sangat besar. Namun, seperti halnya teknologi baru lainnya, ujian akhir atas kelayakannya adalah seberapa sukses mereka dapat dimasukkan ke dalam alur kerja produksi. Kami akan membayangkan proses hibrida baru yang berkembang di sekitar pencetakan silikon, di mana ia dapat menemukan ceruk khusus untuk mendukung dan meningkatkan teknologi lainnya. Menariknya, Fripp Design and Research telah memikirkan hal ini dengan proses Picsima, menyarankan bahwa itu dapat digunakan untuk mencetak prototipe kaki palsu yang fleksibel untuk menguji pemasangannya. Setelah dipastikan bahwa desain sesuai dengan pasien dengan nyaman, prototipe tersebut dapat digunakan untuk membuat cetakan untuk versi final.

Kami akan mengikuti teknologi baru ini dengan penuh minat, dan berharap dapat melihat cara produsen dan spesialis AM dapat memanfaatkan kemungkinan yang mereka tawarkan.