Печать силиконовых изделий на 3D-принтере
При помощи 3D-принтера можно создать множество сложных и необычных изделий из различных материалов. В последние годы все большую популярность набирает силиконовая 3D-печать, которая позволяет создавать импланты, прототипы органов и другие полезные изделия. Рассмотрим подробнее силиконовую печать, изделия, которые можно создать с ее помощью, необходимое оборудование и перспективы развития новой технологии.
- Что такое силикон для 3д-печати?
- Технология печати силиконом на 3D-принтере
- Применение принтера для силиконовых форм
- Какой 3D-принтер подходит для силиконовых изделий?
- Перспективы силиконовой 3D-печати
Что такое силикон для 3д-печати?
Силикон – это полимер, который состоит из цепочек чередующихся атомов кремния и кислорода. Данный материал устойчив к воздействию различного диапазона температур и разнообразных химических веществ.
В 2016 году компанией Wacker Chemie был найден наиболее эффективный способ 3D-печати силиконовых изделий. На основе этой технологии компании Fripp Design, Envisiontec, Carbon 3D разработали и выпустили оборудование и материалы, которые позволили работать с силиконом на 3D-принтере.
Чаще всего силикон применяется в медицинской отрасли для создания объектов, устойчивых к переменам условий окружающей среды. До 2016 года создавать медицинские объекты из силикона можно было только при помощи инжекционного формования термопластов (литье под давлением). Однако новая технология аддитивной 3D-печати позволяет создавать более мелкие детали по приемлемой себестоимости в сравнении с изделиями инжекционного моделирования.
Технология печати силиконом на 3D-принтере
3D-принтер, при помощи которого можно печатать силиконовые изделия, имеет принцип действия аналогичный струйному принтеру. Жидкий расплавленный силикон подается через экструдер небольшими каплями, которые накладываются друг на друга, образуя слои. За правильное образование линий и фигуры в целом отвечает ПО принтера.
Для затвердевания силикона обязательно потребуется процесс вулканизации. Он выполняется при помощи ультрафиолетового излучения, которое образует поперечные связи между участками полимерной цепи. Благодаря этому силикон укрепляется и становится термостойким.
Печать силиконом на 3D-принтере внутри микрогеля
Силиконовая 3D-печать внутри микрогеля была разработана в Университете Флориды. Данная технология дает возможность создавать более прочные, но вместе с тем гибкие и удобные импланты. При этом расходы на их производство будут значительно ниже, как и конечная стоимость для покупателей. В перспективе силиконовая печать внутри микрогеля позволит создавать различные терапевтические устройства и очень сложные структуры, какие как органы человека и ткани.
Такой метод 3D-печати позволяет создавать индивидуальные изделия различной формы. Печатное сопло двигается по заданной траектории и по каплям выдавливает жидкий силикон на подложку из микроорганического геля. В зависимости от сложности готового изделия процесс печати может занимать от нескольких часов до нескольких дней.
Применение принтера для силиконовых форм
3D-принтер для печати в силиконовых формах применяется в следующих отраслях:
- Медицина. Силикон биологически совместим с организмом человека, не оказывает на него токсического воздействия и устойчив к влиянию агрессивной среды. Благодаря этому материал используется для производства:
- индивидуальных имплантатов;
- респираторных масок;
- слуховых аппаратов;
- ушных протезов;
- тренировочных предоперационных моделей органов;
- носовых упоров для очков;
- контактных линз.
- Автомобилестроение. Благодаря устойчивости силикона к экстремальным температурам и солнечному излучению его используют для производства автомобильных заглушек, шланг. Наличие гидроизоляционных свойств также позволяют использовать силикон для изготовления уплотнителей в гидравлических системах и материалов для герметизации автомобильных соединений.
- Производство изделий повседневного или спортивного назначения. Эластичность силикона и безопасность его использования дает возможность производить стельки для беговых кроссовок, ушные вкладыши для наушников, напульсники.
- Производство сувениров и украшений.
Какой 3D-принтер подходит для силиконовых изделий?
На что обратить внимание при выборе?
При выборе 3D-принтера для печати силиконовых изделий следует обратить внимание на три основных параметра устройства:
- Экструдер. Он обязательно должен быть струйным, так как для печати используется жидкий силикон.
- Встроенный нагреватель и насос. Чтобы жидкий силикон не остывал во время печати и не комковался, принтер должен иметь нагреватель, который будет постоянно поддерживать одинаковую температуру. Также важно наличие насоса. Он поможет равномерно подавать жидкий филамент на рабочую поверхность из экструдера.
- Закрытая печатная область. Она необходима для проведения вулканизации напечатанной заготовки. В печатной области располагается ультрафиолетовый излучатель, а сама площадь закрывается стеклянным затемненным колпаком.
3D-принтер German RepRap LAM PRE-SERIES
Идеально подходит для печати силиконовых изделий. Он использует технологию FDM, по которой двухкомпонентная жидкая силиконовая резина (LSR) смешивается пневматическим поршнем и выдавливается при помощи экструдера. Затем каждый слой материала термически отверждается под действием инфракрасного стержня.
Используемая принтером FDM технология позволила увеличить скорость печати, уменьшить отходы в процессе производства, полностью убрать постобработку изделия и ускорить время его выхода на рынок.
Управление работой устройства осуществляется при помощи сенсорного дисплея. Для обработки 3D-моделей принтер использует программное обеспечение Simplify3D.
- Базовая платформа подогреваемая
- Вес 80
- Материал LC-3335
- Печать FDM
- Область рабочей камеры 390 x 400 x 330 мм
- Скорость 6000 мм/м или 100 мм/с
- Количество печатающих головок 1
- Толщина слоя от 100 мкм
- Диаметр сопла, мм 0.4
Лучшие силиконовые 3D-принтеры
Отлично зарекомендовали себя на рынке следующие профессиональные 3D-принтеры для печати силиконом:
- EnvisionTEC — печать деталей медицинского и стоматологического назначения (линейки Perfactory Micro, Vida HD CROWN & BRIDGE и Xede 3SP Ortho).
- Structo — создание стоматологических изделий (серии OrthoForm, DentaForm).
- Total Z — печать рекламной, сувенирной, макетной и обучающей продукции (линейка Anyform).
- Stratasys — создание деталей для автомобильной, аэрокосмической, оборонной промышленности (серия Connex Objet), печать стоматологических изделий (линейка J720 Dental).
- 3D Systems — печать сувениров, макетов, рекламных товаров и обучающих изделий (серия sPro).
- Sinterit Lisa Set — система для создания рекламной, сувенирной, макетной и обучающей продукции.
- Intamsys FUNMAT PRO 610 HT — промышленный принтер для печати больших изделий и испытания функциональных деталей в критических условиях.
- Программное обеспечение IntamSuit, Simplify 3D, Cura
- Интерфейсы подключения управления WiFi, Internet, USB
- Материал PEEK, PEKK, PEI, PPSU, PC, Nylon, ABS, PLA, PVA, TPU, Carbonfiber Reinforcement
- Печать FDM
- Поддерживаемые форматы файлов STL, OBJ
- Разрешение по оси Z 0.0016 мм
- Разрешение по осям X и Y 0.016 мм
- Температура печатного стола 300°C
- Температура экструдера 500°C
- Область рабочей камеры 610 x 508 x 508 мм
- Количество печатающих головок 2
- Толщина слоя от 50 мкм
- Диаметр нити 1,75
- Диаметр сопла, мм 0.4 (0.25, 0.5, 0.6, 0.8, 1.2 мм)
- Дисплей 7" цветной сенсорный
- Интерфейсы подключения управления Wi-Fi
- Лазер IR 5Вт
- Максимальная высота слоя 0.15 мм
- Максимальная потребительская мощность 24 Вт
- Максимальная температура камеры построения 105 °C
- Максимальная температура платформы для печати 190 °C
- Максимальная температура экструдера 275 °C
- Материал PA12 smooth, flexa Black
- Минимальная высота слоя 0.06 мм
- Печать SLS
- Питание 110/120 В или 220/230 В
- Поддерживаемое программное обеспечение Sinterit Studio 2016
- Размеры (мм) Sinterit Lisa - 650х550х450;Sinterit Sieve - 600х340х330;Sinterit Sandblaster - 480х370х360
- Точность по осям X, Y, мм 0.1
- Скорость 15 мм / час
- Толщина слоя от 75 мкм
- Вес, кг Sinterit Lisa - 35;Sinterit Sieve - 22,5;Sinterit Sandblaster-15
- Формат вывода данных STL, OBJ, 3DS, FBX, DAE, 3MF
- Максимальный размер заготовки PA12: 90х110х130 мм, flexa Black: 110х130х150 мм
- Область печати Sinterit Lisa - 150х200х150 мм;Sinterit Sandblaster - 410х310х200 мм
- Операционная система Microsoft Windows
Перспективы силиконовой 3D-печати
Изначально силиконовая печать разрабатывалась для использования в медицинских целях. Поэтому наиболее перспективной целью является разработка и создание силиконовых тканей и органов человека, которые с большой точностью имитируют настоящие.
Справка. Первые попытки создать человеческий орган из силиконового филамента были предприняты в Федеральном технологическом институте Цюриха. Искусственное сердце по конструкции и движению полностью имитировало настоящее. Однако силиконовая модель совершает всего 3000 ударов до полного износа, что эквивалентно сроку службы менее одного часа.
В 2021 году из силикона пока печатают только тренировочные и демонстрационные органы, которые помогают изучать физиологию человека во время обучения на медицинских специальностях. Также начали разрабатываться первые экспериментальные импланты и протезы.
Силиконовая 3D-печать силиконом – это новая, развивающаяся на начальных этапах технология. Она считается очень перспективной благодаря простоте использования материала, его высокой упругости, износостойкости, устойчивости к излучению и агрессивным химическим средам.
Оставить комментарий