پرینت سه بعدی سیلیکونی و ویژگی های آن
ماده منحصر به فرد
بیشتر مهر و موم های سیلیکونی امروزی، اتصال ها، تکنولوژی پوششی، گیره های رباتیک و مورد های مشابه با قالب گیری تزریقی یا فشرده سازی به تولید می رسند. این پروسه ای است که یک مدل را لازم دارد، سپس یک قالب تولید شده از آن مدل و بعد سیلیکون به قالب تزریق می شود.
سیلیکون پرینتر سه بعدی سیلیکونی مرحله های مدل و قالب را به طور کامل حذف می سازد و به راحتی قسمت آخر را پرینت می نماید. این ویژگی پرینتر سه بعدی سیلیکونی به صورت شفاق باعث صرفه جویی در وقت و هزینه به صورت قابل توجهی می شود. در حدود 90٪ سریع تر از قالب گیری تزریقی.
ولی پرینت سه بعدی سیلیکون چالش هایی نیز دارد. این ماده بر عکس فیلامنت های پلیمری که در قدم اول جامد می باشد و موقع گرم شدن چکش خوار می شوند و بعد از سرد شدن دوباره به حالت جامد در می آیند همانند PLA یا TPU. سیلیکون، بعد از جامد شدن، نمی تواند دوباره انعطاف پذیر گردد. همچنین بر خلاف رزین های فوتوپلیمر است. چون سیلیکون ها در مقابل اشعه ماوراء بنفش مقاومت بالائی دارند و نمی توانند پخته شود و به شکل خالص خود عمل کنند.
این پیچیدگی ماده ها به این معنی است که سیلیکون به پرینتر های سه بعدی مخصوصی نیاز دارد. در جایی که سیلیکون ها در پرینتر های سه بعدی مسطح سازی vat با کربن، به کار می روند، ماده سیلیکون با رزین های پلیمری دیگر ترکیب می گردد. از این جهت تعدادی از ویژگی های متمایز خود را از دست می دهد.
با وجود پیچیدگی، کاربرد های بسیاری برای قطعه ها و محصولات سیلیکونی پرینت سه بعدی امروزی وجود دارد. در قسمت بعدی به بررسی این موارد در پرینت سه بعدی سیلیکونی می پردازیم.
سیلیکون و مواد سیلیکون مانند
با پیشرفت در زمینه ماده ها و فرآیند های ساخت، سیلیکون به آرامی ولی قطعا وارد تولید افزودنی شده است. اگر چه علاقمندان نمی بایست انتظار داشته باشند که به این زودی سیلیکون را در کارگاه خود پرینت کنند، پرینت سه بعدی سیلیکونی برای صنعت، به ویژه تولید و مراقبت های بهداشتی صد در صد تکامل خواهد یافت.
خواص مواد سیلیکون
- پایداری حرارتی عالی
- در سختی های گوناگون موجود است
- مقاومت در برابر آب و مناسب بودن به عنوان درزگیر
- مقاومت در مقابل اشعه ماوراء بنفش
- مقاومت در برابر اکسید شدن
- مقاومت فشاری و برشی
- ضد شعله
- عایق برق
- زیست سازگاری
- غذا ایمن
- قابل استریل شدن می باشد
- گزینه های رنگی و دارای شفافیت
دانشگاهیان و شرکت های پرینتر سه بعدی، انواع تکنیک ها و تنوع مواد را توسعه بخشیده اند. در خواست فزاینده جهت نوآوری سبب چندین پرینتر و خدمات شده است که در زیر به بررسی آن ها می پردازیم. یک نکته مهم این می باشد که غالب پرینتر های سه بعدی سیلیکونی نمی توانند به طور قطعی با همان ماده ای که جهت قالب گیری تزریقی استفاده می شود پرینت کنند.
یک شرکت به نام Spectroplast ادعا کرده است که قادر است با سیلیکون 100٪ چاپ سه بعدی را انجام دهد. در صورتی که بسیاری از شرکت های دیگر، ماده های سیلیکونی را با مواد افزودنی ارائه می دهند که پرینت سه بعدی آنها را راحت تر می کند. مواد افزودنی همچون مواد پخت کننده اشعه ماوراء بنفش قادر هستند مواد را ضعیف کرده یا کیفیت و طول عمر قطعه نهایی را کم کند. از این جهت ترکیبات ویژه با دیگر پلیمر ها این اثر را جبران می سازد. گفته می شود، این سیلیکون های اصلاح شده هنوز هم خواص مثبت زیادی دارند و برای طیف وسیعی از کاربردها مناسب هستند.
نحوه و دلیل پرینت سه بعدی با سیلیکون
در پنج سال گذشته، بعضی از شرکت ها رویکرد های نوینی را برای پرینت سه بعدی سیلیکونی توسعه داده اند. تعدادی از روش جت مواد با رسوب سر چاپ جوهر افشان و نور UV استفاده می کنند. یکی از نسخه های آن به نام drop-on-demand، سیلیکون را با کاشت یک وکسل محلول سیلیکونی (سیلیکون به همراه باند فعال کننده UV) در یک زمان پرینت سه بعدی می‌کند. بعد از هر لایه، یک منبع نور UV بایندر را فعال می سازد و سپس لایه بعدی کاشته می شود. اگر چه این رویکرد امیدوار کننده در اواخر سال 2021 به صورت کامل منسوخ شد.
Liquid Additive Manufacturing یا LAM اصطلاحی می باشد که توسط آلمانی RepRap برای توصیف پروسه اکسترود کردن سیلیکون مایع ابداع شده است که سپس با گرمای یک لامپ هالوژن به پخت می رسد. LAM با همکاری شرکت Dow Chemical توسعه داده شد و این پرینتر های سه بعدی مبتنی بر LAM حالا پس از خرید RepRap آلمان تحت نام تجاری InnovatiQ می باشند.
شیوه های دیگری هم هستند که از روش فوتوپلیمریزاسیون vat استفاده می کنند. در قسمت، سیلیکون ها با رزین های حساس به نور دیگر ترکیب می گردند. پس می توان از آن ها در همان پرینتر های سه‌بعدی که مواد دیگر را مورد پردازش قرار می دهند، استفاده نمود. همان طور که در مورد تولید کنندگان پرینتر های سه بعدی کربن و دسکتاپ متال وجود دارد.
همه رویکردها قطعاتی قابل مقایسه با قالب گیری تزریقی تولید می کنند.
نرم افزار، پشتیبانی و پردازش
شما به نرم افزار مخصوص اسلایس نیاز پیدا خواهید کرد که بتوانید محدودیت ها و ویژگی های این ماده خاص را توصیف نمائید. همچون بسیاری از روش های پرینت سه بعدی، ساختار های ساپورت می توانند برای هندسه ها و برآمدگی های پیچیده لازم باشد. تعدادی از روش های سیلیکونی تنها از یک ماده استفاده می کنند، ولی برخی دیگر امکان استفاده از یک ماده ساپورت قابل حل را همراه با مواد سیلیکونی فراهم می‌کنند.
پردازش قطعه شامل حذف مواد ساپورت و اغلب پخت اضافی برای سفت شدن بیشتر قطعه سیلیکونی است. رنگ آمیزی قطعات سیلیکونی در حین چاپ نیز امکان پذیر است. از آنجایی که قطعات سیلیکونی پس از پخت دارای کیفیت پرداخت سطحی خوبی هستند، به طور کلی نیازی به پردازش گسترده نیست.
کاربرد های برتر برای سیلیکون پرینت سه بعدی
- مدلسازی آناتومیک
- مهر و موم و واشر
- قالب ها
- اورینگ ها و بسته ها
- سمعک
- مبحث اعضای مصنوعی
- دستگاه های پوششی
- سوپاپ و شیلنگ
- دمپر
- گریپر
از نظر استفاده، پرینت سه بعدی سیلیکونی برای تولید های 100 هزار عددی مناسب نخواهند بود. دسته‌های کوچک تا متوسط، اشکال منحصر به فرد تنها با پرینت سه بعدی امکان پذیر است، یا محصولات خاص و مخصوص بیمار، جایی هستند که پرینت سه بعدی سیلیکونی بیشترین کاربرد و مزیت را دارد.