Impresión 3D con silicona:¿llega su momento?

La ciencia de los materiales en la fabricación aditiva está evolucionando rápidamente, en gran parte para satisfacer los requisitos cada vez más sofisticados de los especialistas en AM y sus clientes. Un desarrollo especialmente intrigante es el cumplimiento de uno de los sueños de los fabricantes de aditivos:la impresión 3D con silicona. Si bien las ventajas potenciales de este enfoque han sido obvias durante muchos años, solo recientemente la tecnología disponible ha evolucionado hasta el punto en que podría potencialmente volverse factible.

¿Por qué silicona?

La silicona ya es un material versátil y bien establecido, que se utiliza en diferentes industrias en una amplia variedad de aplicaciones. Por ejemplo, se puede utilizar en cualquier componente mecánico donde la flexibilidad debe combinarse con resistencia y durabilidad. Estas cualidades también son ideales para la industria de la moda, donde se puede utilizar para crear ornamentos sofisticados o elementos prácticos, como plantillas para zapatos. También es una opción popular para piezas médicas y aptas para alimentos.

Entonces, ¿por qué no se ha convertido en una herramienta estándar para la fabricación aditiva?

Desafortunadamente, la realidad es que la impresión 3D con silicona ha demostrado ser difícil, si no imposible, hasta hace relativamente poco tiempo. La viscosidad natural del material dificulta la extrusión limpia y limita el tipo de geometrías que se pueden imprimir con precisión. Pero hay buenas noticias:gracias a los esfuerzos continuos de los investigadores y especialistas en materiales, pronto estará disponible un enfoque digno de producción para la impresión 3D con silicona.

La tecnología en evolución

Una de las primeras tecnologías viables para imprimir con silicona fue el proceso Picsima, que fue lanzado originalmente en 2012 por Fripp Design and Research en Sheffield, con una patente otorgada en 2016. El proceso Picsima funciona aplicando un agente catalizador a través de una aguja fina extrusora para crear estructuras sólidas dentro de un baño de aceite de silicona, sin necesidad de estructuras de soporte. Si bien la tecnología promete ofrecer prótesis médicas de alta calidad, basadas en escaneos 3D, aún no está disponible comercialmente para aplicaciones a gran escala.

ACEO®, una división de Wacker Chemie, anunció recientemente su nueva tecnología para la impresión 3D con silicona, que está siendo explorada en su Open Print Lab en Alemania. Este método coloca gotas de silicona en el área de impresión, que luego se curan con luz ultravioleta para crear estructuras sólidas, entregando piezas con cualidades mecánicas similares a las moldeadas por inyección.

Al igual que con el método Picsima, la tecnología de ACEO® requiere el uso de impresoras especializadas (modelos ACEO® Imagine, en este caso) y software que ha sido completamente optimizado para administrar las propiedades químicas y mecánicas únicas del nuevo material. Si bien aún requiere el uso de estructuras de soporte, ACEO® ha desarrollado su propio material de soporte soluble, que permitirá imprimir con éxito geometrías altamente complejas, evitando al mismo tiempo el paso lento de retirar manualmente los soportes durante el posprocesamiento.

Poco después, Keyence, otra empresa alemana, anunció sus propios materiales a base de silicona para la impresión 3D, a los que se refieren como "elastómeros gomosos". Estos fueron diseñados específicamente para funcionar con su serie de impresoras Agilista, que utilizan un enfoque basado en inyección de tinta. Desafortunadamente, en este momento, la tecnología solo está disponible en Alemania y Japón debido a restricciones de patentes.

En junio de 2017, la Universidad Estatal de Carolina del Norte presentó un enfoque diferente para la impresión de silicona. Este enfoque combina agua con caucho de silicona líquida para permitir la creación de estructuras flexibles utilizando pequeñas perlas de caucho de silicona. El personal de NCSU ya está visualizando las aplicaciones potenciales de esta tecnología en el sector médico, como la impresión de vendajes flexibles en el cuerpo de los pacientes.

¿Qué sigue para la silicona en el mundo de la fabricación aditiva?

Todos estos métodos prometen grandes cosas y, según lo que hemos visto hasta ahora, tienen un gran potencial. Sin embargo, al igual que con cualquier tecnología nueva, la prueba definitiva de su viabilidad será el éxito con el que se puedan incorporar a los flujos de trabajo de producción. Preveríamos nuevos procesos híbridos que evolucionen en torno a la impresión de silicona, en los que pueda encontrar nichos especializados para respaldar y mejorar otras tecnologías. Curiosamente, Fripp Design and Research ya ha estado pensando en esta línea con el proceso Picsima, lo que sugiere que podría usarse para imprimir prototipos flexibles de prótesis para probar el ajuste. Una vez que se confirma que un diseño se adapta cómodamente al paciente, ese prototipo se puede utilizar para crear un molde para la versión final.

Seguiremos estas nuevas tecnologías con interés y esperamos ver las formas en que los fabricantes y los especialistas en AM pueden aprovechar las posibilidades que ofrecen.