瓦克化学研发出硅胶3D打印

                        

近日，有百年历史的化学品制造巨头瓦克化学（Wacker Chemie）在其刚刚发布的第二季度财报中披露，他们的瓦克有机硅事业部已经开发出一种技术使得可以把硅胶作为3D打印材料。这项新技术是他们与德国产品开发公司Ingenieure共同开发的。预计这项技术将会在医疗、汽车部件、隐形眼镜和消费产品等领域得到广泛的应用。

以前之所以说3D打印硅胶不可能实现是基于硅胶这种材料的特殊性质。因为硅胶不能像热塑性塑料或者金属那样经过加热并打印成型。传统上，硅胶部件只能通过注塑成型工艺来制造，这是相当昂贵的，除非用于大批量生产的部件才比较划算。但是，使用这种材料开发模具的成本，对于一般原型设计、定制和普通产品开发来说太过昂贵了。为了使人们在上述应用中更好地应用硅胶，瓦克化学的研究人员需要开发一种完全不同的工艺。

他们最终开发出来的工艺类似于传统的3D打印技术，但使用的是玻璃打印床、以及一种的书的硅胶材料，该材料具有很高的粘稠度并且对UV光很敏感。在3D打印过程中，类似的喷墨打印机的打印头会在玻璃打印床上用硅胶的微小液滴铺设一薄层，然后用UV光对其进行硫化。每一个新的硅胶层铺设的同时其下一层被硫化，该过程重复进行，直到目标对象被3D打印完成。最终打印出来的对象具有光滑的表面，和传统制造出来的硅胶部件完全一样，是完全生物相容、具有耐热性和透明的。

到现在为止，它还无法打印其它弹性体——比如橡胶材料。注塑成型工艺适用于大批量生产的制造过程，未来仍然是这样。但是，对于设计原型和只想制造几件样品的设计师和工程师来说，这种3D打印硅胶的工艺就方便太多了，而且它们现在可以非常快速、灵活地进行迭代，以满足不断变化的需求。这是该技术的独特优势。”瓦克化学负责硅胶研究的负责人Bernd Pachaly解释说。该技术的关键是要使用非常小滴的硅胶液进行打印，而且材料要通过一个小小的、专用的打印喷嘴。因为硅胶液滴需要既小、又精确地放置在打印平台上，所以标准的3D打印软件无法满足其要求，开发人员需要自己开发定制的软件方案。当第一层硅胶被打印时，硅胶液滴会合成一条细行，UV光速需要在不到一秒钟的时间里将其硫化。UV光的照射会使硅胶分子相互交连形成固态、柔软的弹性体材料。据天工社了解，目前该技术的打印速度仍然没有达到瓦克公司认为可以上市销售的标准，开发团队认为，他们最终将会改进其打印过程使其达到能够在一小时内打印100克硅胶的速度。瓦克化学开发的硅胶3D打印机能够用0.6毫米宽、0.3毫米厚的硅胶条大鱼出非常精细的内容。研究人员说，3D打印出来的成品与注塑成型产品看起来几乎一样。为了获得精细的效果，他们开发出一种特殊的硅胶材料，它打印出来的时候是液体，并且能够完全静止地沉积在打印表面上。瓦克化学硅胶开发人员Ernst Selbertinger是这样描述他们开发的这种材料的性质的：“想想牙膏，当你挤它时它会在压力下流动，但是当被放到牙刷上是却又是固定的。”

在其二季报中，瓦克公司描述了该技术可能应用的几个方面：包括定制的3D打印硅胶呼吸器面罩、助听器和眼镜的鼻托。因为硅胶是透明的，所以瓦克公司开发的这种特制硅胶也可以用于其它光学应用，例如，可以3D打印定制的隐形眼镜。它们还能够用于开发可定制的硅胶鞋垫，以及更多的消费级应用等。

下面是瓦克化学硅胶3D打印工艺的原理图：

                    

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