Fabricação aditiva com silicone: Extrusão

11 de novembro de 2021

11:27

Já há algum tempo, os componentes fabricados aditivamente têm sido usados ​​para mais do que apenas prototipagem. Seu grande potencial também é utilizado na construção pré-série e em peças de série. Para componentes tecnicamente utilizáveis, as propriedades do material são de importância crucial. Nesta área, os componentes impressos em 3D só podem competir com os fabricados convencionalmente se também possuírem as mesmas propriedades mecânicas e químicas. A biocompatibilidade, a resistência térmica e, claro, a altíssima elasticidade tornam o silicone indispensável para muitas aplicações. Há, portanto, um grande interesse em aproveitar as vantagens da fabricação aditiva com materiais como o silicone. No entanto, o processo de fabricação aditiva de silicone não é simples.

Das várias abordagens, este white paper apresenta abaseado em extrusão métodos e processos. Em particular, diferentes mecanismos de reticulação são examinados mais detalhadamente - com as suas respectivas vantagens e desvantagens.

Impressão 3D de silicone: processos baseados em extrusão

Uma vantagem decisiva dos processos baseados em extrusão é a grande variedade de líquidos e pastas que podem ser processados. Quase todos os tipos de silicones podem, portanto, ser usados: De baixa a alta viscosidade e de RTV (RahTtemperaturaVulcanização) para LSR padrão (euisso é o queSíconeRubber) para silicones com cura UV e cheios de partículas.

O processo de fabricação baseado em extrusão é muito semelhante ao do FLM (FusadoeuayerM odeling) impressão. Com a ajuda de uma cabeça dispensadora, um fio é depositado. Um componente é fabricado aditivamente a partir deste fio, camada por camada.

Neste white paper, são discutidos LSRs de 2 componentes e silicones RTV. Os LSRs requerem energia térmica para reticulação, enquanto os silicones RTV são projetados para reagir à temperatura ambiente.

LSR de ligação cruzada

A impressão em silicone sempre envolve um material líquido. Os parâmetros decisivos do processo são, portanto, a estabilidade dimensional e a reticulação do silicone. Também é importante notar que a resistência do silicone acabado só é alcançada através da reação química do material, por exemplo, através de poliadição ou policondensação.

Basicamente, é feita uma distinção para os silicones LSR entre dois momentos diferentes de reticulação: reticulação durante a produção e reticulação no pós-trabalho ou durante o pós-processamento.

Reticulação durante a produção

No entanto, este processo tem uma desvantagem decisiva: a distribuição da temperatura muda com a altura do componente. Isso ocorre porque quanto mais longe a camada estiver da plataforma de construção, menos energia térmica será fornecida. Isto significa que é muito difícil conseguir um processo confiável e constante para um componente com numerosas camadas. A experiência tem demonstrado que já não é prático fabricar componentes maiores que dois a três centímetros utilizando uma plataforma de construção aquecida.

Reticulação no pós-processo

Outra abordagem é utilizar um silicone que mantenha a sua forma após a extrusão devido às suas propriedades reológicas. Isto pode ser conseguido através de uma viscosidade muito elevada ou de uma tixotropia elevada do silicone, ou de uma combinação de ambos. O componente acabado feito de silicone LSR é colocado em um forno na fase de pós-processamento e reticulado em temperaturas apropriadas. A entrada de calor não deve causar nenhuma deformação no componente. Neste processo, nenhum equipamento adicional é necessário para fornecer calor durante a impressão.

Material de suporte

Para saliências íngremes ou pontes (fechamento de contorno), deve ser construída uma estrutura de suporte. Este material de suporte deve aderir ao silicone durante o processo de fabricação e resistir às condições térmicas durante a reticulação. Posteriormente, deve ser facilmente removível da peça acabada. Encontrar o material de suporte certo para cada silicone é um desafio. E a construção da estrutura de suporte requer material e tempo adicionais para o processo de fabricação.