雖然有些公司宣稱(chēng)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出與硅膠性質(zhì)的3D打印材料和相關(guān)的3D打印技術(shù)，但是使其上在此之前使用真正的硅膠材料進(jìn)行3D打印是不可能的。而如今這一現(xiàn)狀將發(fā)生徹底改變。

近日，有百年歷史的化學(xué)品制造巨頭瓦克化學(xué)（Wacker Chemie）在其剛剛發(fā)布的第二季度財(cái)報(bào)中披露，他們的瓦克有機(jī)硅事業(yè)部已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種技術(shù)使得可以把硅膠作為3D打印材料。這項(xiàng)新技術(shù)是他們與德國(guó)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)公司Ingenieure共同開(kāi)發(fā)的。預(yù)計(jì)這項(xiàng)技術(shù)將會(huì)在醫(yī)療、汽車(chē)部件、隱形眼鏡和消費(fèi)產(chǎn)品等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。。

以前之所以說(shuō)3D打印硅膠不可能實(shí)現(xiàn)是基于硅膠這種材料的特殊性質(zhì)。因?yàn)楣枘z不能像熱塑性塑料或者金屬那樣經(jīng)過(guò)加熱并打印成型。傳統(tǒng)上，硅膠部件只能通過(guò)注塑成型工藝來(lái)制造，這是相當(dāng)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(kāi)發(fā)模具的成本，對(duì)于一般原型設(shè)計(jì)、定制和普通產(chǎn)品開(kāi)發(fā)來(lái)說(shuō)太過(guò)昂貴了。為了使人們?cè)谏鲜鰬?yīng)用中更好地應(yīng)用硅膠，瓦克化學(xué)的研究人員需要開(kāi)發(fā)一種完全不同的工藝。

他們最終開(kāi)發(fā)出來(lái)的工藝類(lèi)似于傳統(tǒng)的3D打印技術(shù)，但使用的是玻璃打印床、以及一種的書(shū)的硅膠材料，該材料具有很高的粘稠度并且對(duì)UV光很敏感。在3D打印過(guò)程中，類(lèi)似的噴墨打印機(jī)的打印頭會(huì)在玻璃打印床上用硅膠的微小液滴鋪設(shè)一薄層，然后用UV光對(duì)其進(jìn)行硫化。每一個(gè)新的硅膠層鋪設(shè)的同時(shí)其下一層被硫化，該過(guò)程重復(fù)進(jìn)行，直到目標(biāo)對(duì)象被3D打印完成。最終打印出來(lái)的對(duì)象具有光滑的表面，和傳統(tǒng)制造出來(lái)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。

“到現(xiàn)在為止，它還無(wú)法打印其它彈性體——比如橡膠材料。注塑成型工藝適用于大批量生產(chǎn)的制造過(guò)程，未來(lái)仍然是這樣。但是，對(duì)于設(shè)計(jì)原型和只想制造幾件樣品的設(shè)計(jì)師和工程師來(lái)說(shuō)，這種3D打印硅膠的工藝就方便太多了，而且它們現(xiàn)在可以非?？焖佟㈧`活地進(jìn)行迭代，以滿(mǎn)足不斷變化的需求。這是該技術(shù)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。”瓦克化學(xué)負(fù)責(zé)硅膠研究的負(fù)責(zé)人Bernd Pachaly解釋說(shuō)。

該技術(shù)的關(guān)鍵是要使用非常小滴的硅膠液進(jìn)行打印，而且材料要通過(guò)一個(gè)小小的、專(zhuān)用的打印噴嘴。因?yàn)楣枘z液滴需要既小、又精確地放置在打印平臺(tái)上，所以標(biāo)準(zhǔn)的3D打印軟件無(wú)法滿(mǎn)足其要求，開(kāi)發(fā)人員需要自己開(kāi)發(fā)定制的軟件方案。當(dāng)?shù)谝粚庸枘z被打印時(shí)，硅膠液滴會(huì)合成一條細(xì)行，UV光速需要在不到一秒鐘的時(shí)間里將其硫化。UV光的照射會(huì)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(shù)的打印速度仍然沒(méi)有達(dá)到瓦克公司認(rèn)為可以上市銷(xiāo)售的標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，他們最終將會(huì)改進(jìn)其打印過(guò)程使其達(dá)到能夠在一小時(shí)內(nèi)打印100克硅膠的速度。

瓦克化學(xué)開(kāi)發(fā)的硅膠3D打印機(jī)能夠用0.6毫米寬、0.3毫米厚的硅膠條大魚(yú)出非常精細(xì)的內(nèi)容。研究人員說(shuō)，3D打印出來(lái)的成品與注塑成型產(chǎn)品看起來(lái)幾乎一樣。為了獲得精細(xì)的效果，他們開(kāi)發(fā)出一種特殊的硅膠材料，它打印出來(lái)的時(shí)候是液體，并且能夠完全靜止地沉積在打印表面上。瓦克化學(xué)硅膠開(kāi)發(fā)人員Ernst Selbertinger是這樣描述他們開(kāi)發(fā)的這種材料的性質(zhì)的：“想想牙膏，當(dāng)你擠它時(shí)它會(huì)在壓力下流動(dòng)，但是當(dāng)被放到牙刷上是卻又是固定的。”

在其二季報(bào)中，瓦克公司描述了該技術(shù)可能應(yīng)用的幾個(gè)方面：包括定制的3D打印硅膠呼吸器面罩、助聽(tīng)器和眼鏡的鼻托。因?yàn)楣枘z是透明的，所以瓦克公司開(kāi)發(fā)的這種特制硅膠也可以用于其它光學(xué)應(yīng)用，例如，可以3D打印定制的隱形眼鏡。它們還能夠用于開(kāi)發(fā)可定制的硅膠鞋墊，以及更多的消費(fèi)級(jí)應(yīng)用等。

目前瓦克化學(xué)未提供任何關(guān)于其特制硅膠材料的化學(xué)組成的細(xì)節(jié)信息，目前我們所能知道的就是，這種材料包含鉑催化劑，該催化劑在暴露于UV光之下時(shí)，會(huì)促進(jìn)分子的交聯(lián)。

下面是瓦克化學(xué)硅膠3D打印工藝的原理圖：