漸行漸近的硅膠3D打印技術
硅膠材料具有耐高低溫、耐水性好、高頻絕緣性好，不溶于水和任何溶劑，無毒無味，化學性質穩定等特點，廣泛應用在醫療器械、密封件、汽車零部件制造等領域。硅膠類的產品的制造工藝有注塑成型、模壓成型、擠出成型等。
傳統的硅膠產品制造工藝，特別是依靠模具的硅膠產品制造工藝復雜且耗時，這給快速制造復雜的硅膠產品或小批量產品帶來了一定難度，那么制造復雜的硅膠產品或者小批量硅膠產品的任務是否可以交給3D打印技術來完成呢？3D科學谷了解到國內外都已有企業向硅膠3D打印技術拋出了橄欖枝，有的硅膠3D打印機已經走向商業化。本期，3D科學谷就與谷友共同來了解一下這些硅膠3D打印技術。
解決硅膠固化的問題
傳統的硅膠制造工藝流程復雜、成本高，比較適合用于制造大批量的硅膠產品。這也讓硅膠產品原型、小批量以及復雜硅膠產品的制造變得非常昂貴，雖然3D打印技術在制造快速原型、小批量和復雜產品方面具有優勢，但由于硅膠材料難以快速融化和冷卻，因此硅膠很難像熱塑性塑料那樣應用于3D打印技術中。以下幾家企業從不同的角度出發來克服硅膠3D打印中存在的困難，為拓展硅膠產品的應用創造了可能性。
工業級的硅膠3D打印機
德國瓦克化學有機硅事業部研發了一種硅膠3D打印材料，并推出了工業級硅膠3D打印機ACEO Imagine Series K。
圖片：瓦克化學的硅膠3D打印機
瓦克化學通過其獨有按需滴定技術（ACEO）來進行硅膠3D打印，在打印中硅膠材料以微小的液滴狀態被打印頭擠出，然后通過紫外線對硅膠液體進行固化，解決硅膠材料固化的問題，硅膠液滴就這樣被逐層沉積直到整個打印對象最終成型。在固化之前，硅膠液滴處于流動狀態，所以打印件可以做到非常均勻。
打印過程中產生的支撐結構則采用的是一種容易去除的水溶性材料，這為打印復雜的硅膠產品創造了條件。瓦克化學的工業級硅膠3D打印機在2016年IDTechEX展會上正式亮相，已為正式發售做好準備，應用范圍包括定制化的3D打印硅膠呼吸面罩、定制化的硅膠鞋墊、助聽器、眼鏡鼻托，以及隱形眼鏡等光學應用。
多種硅膠材料3D打印機
美國ALT公司正在研發一種硅膠基材料的3D打印機，旨在突破硅膠不容易快速融化和冷卻的特性，并能夠打印多種具有不同粘度、顏色，不同肖氏硬度的硅膠材料。
ALT公司用這個3D打印技術打印了一個硅膠的醫療模型，模型中包括皮膚、骨骼、肌肉、脂肪等人體解剖結構，模型中留出的孔隙代表人體中的血管。這臺3D打印機還可以用于打印硅膠手機外殼、定制化的鞋墊以及汽車零部件、硅膠密封件、助聽器、傳感器、微流控芯片等。
氣壓材料擠出的硅膠3D打印機
深圳奇遇科技有限公司研發了一種氣壓擠出式的硅膠3D打印機，旨在打印出具有柔和和彈性特性的硅膠產品。
3D打印的硅膠打印頭包括硅膠筒以及安裝于硅膠筒一端的針頭，硅膠筒的另一端通過導氣管與氣壓調整模組的氣道連通。針頭外壁上裝有一個加熱模塊和溫度傳感器，它們與總控模塊通信連接。在這臺3D打印機中還有另外一組加熱模塊和傳感器，它們位于打印機的成型平臺頂部，也同樣與總控制模塊相連接，在成型平臺中還裝有一個加熱筒，在加熱筒內形成硅膠產品的成型區域。在打印過程中總控制模塊可以根據打印出的硅膠產品高度對應控制加熱筒內對應位置的加熱單元，對擠出的硅膠材料進行均勻加熱。
在打印時，打印機的總控模塊根據待打印的硅膠產品的模型數據信息控制打印機的Z軸，讓成型平臺移動至與該硅膠產的各層對應的位置，然后驅動硅膠打印頭沿著預定路徑以第一預定速率移動，同時控制氣壓調整模組調整硅膠打印頭內的氣壓，從而使硅膠打印頭以第二預定速率擠出硅膠，最終完成對該硅膠產品的各層的打印。
在打印中硅膠材料通過氣壓硅膠打印頭擠壓出來，使得出料控制更加精確，便于提高該打印出的硅膠產品的精確度。位于針頭中的加熱模塊和成型平臺中的加熱筒，將對硅膠材料進行加熱，以促進該硅膠產品的固化。
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