¿Se puede imprimir silicona en 3D?

La silicona está haciendo avances recientemente en la impresión 3D, no por falta de demanda, sino porque posee propiedades ideales para un sinfín de aplicaciones. La silicona es muy viscosa y afecta con precisión a la impresión 3D, de ahí el retraso en la impresión 3D de silicona.

Bueno, la pregunta sigue siendo:¿Se puede imprimir silicona en 3D? ¡Vamos a averiguarlo!

Después del proceso de solidificación, el objeto de silicona que es un elastómero no puede volver a un estado líquido como los termoplásticos y otros materiales versátiles.

Un elastómero es un polímero altamente viscoso y elástico, en términos simples de caucho. Lo más destacado de la propiedad del caucho es que se puede estirar y aún conserva su forma original después de la liberación. La silicona, al ser un caucho sintético, también tiene varias propiedades atractivas.

Impresión de materiales de silicona

Había sido imposible imprimir filamentos de silicona. La silicona posee una excelente estabilidad térmica y biocompatibilidad, lo que la convierte en un deseo en la fabricación aditiva. La flexibilidad y la idea de la impresión 3D, la silicona ofrecen numerosas posibilidades en el cuidado de la salud y otros campos.

A diferencia de otros termoplásticos, la silicona pura no se puede derretir en líquido y luego volver a solidificarse con la técnica de la impresora 3D. La producción de materiales de silicona solo fue posible a través de procesos de fabricación tradicionales como el moldeo por inyección.

El proceso es costoso para la creación de prototipos de silicona y biomodelos debido a los costosos moldes.

La alta elasticidad de la silicona dificulta la infusión de otras técnicas que no sean el moldeo por inyección, lo que la hace costosa para la producción de bajo volumen.

Varias empresas están desarrollando sistemas novedosos que incorporarán silicona en la impresión 3D. Las nuevas técnicas utilizan la deposición de la cabeza, mientras que otras producen piezas similares a las piezas moldeadas por inyección a través de la fotopolimerización.

La impresión 3D con silicona es más flexible y, a diferencia del proceso de fabricación tradicional, es flexible y el proceso de producción no depende del volumen. Esto permite la producción de bajo volumen de piezas producidas sin que el proceso sea tan costoso.

La silicona líquida tiene una alta viscosidad que había ralentizado la producción, ya que es diferente de otros polímeros. Se solidifica a ciertas temperaturas difíciles de alcanzar para las impresoras 3D.

Los avances en la tecnología de impresión 3D y la creciente demanda de piezas de silicona han impulsado el desarrollo de la impresión 3D de silicona.

Propiedades de las piezas de silicona

La silicona, incluido el material de uretano de silicona, existe en abundancia y es la opción deseada para industrias exigentes, que incluyen la industria textil y la automotriz. Es ampliamente aplicable en ensamblajes de naves espaciales, biocompatible en aplicaciones médicas y robótica blanda.

La propiedad de alto rendimiento permite que la silicona tenga características formidables tanto física como químicamente.

Las formidables propiedades de la silicona incluyen:

• Notable estabilidad térmica con opción de subir o bajar la figura
• Resistente al agua y repele el vapor
• La resistencia a la compresión y al corte lo hace adecuado para formar sellos herméticos
• Aislamiento eléctrico incluso en agua
• La biocompatibilidad garantiza que sea seguro para los alimentos
• Las opciones de color y transparencia lo hacen ideal para la óptica
• Resistente a los rayos UV y a la oxidación
• Retardante de llama
• Se puede esterilizar
• Disponible en diferentes durezas

Las propiedades permiten que la silicona sea dinámica en industrias que incluyen energía, producción de alimentos, automóviles, bienes de consumo, electrónica e incluso agricultura.

Fabricación aditiva

La fabricación aditiva también se conoce popularmente como impresión 3D. Implica crear un elemento tridimensional utilizando información digital en lugar de herramientas y moldes de silicona mediante la adición progresiva de material capa por capa.

Las tecnologías varían en diferentes formas para apilar las capas, pero todas funcionan con el mismo principio para crear el objeto final deseado.

Cómo funciona la impresión 3D con silicona. ¿Se puede imprimir silicona en 3D?

Analicemos cómo funciona la silicona en la impresión 3D.

1. Deposición

Las impresoras 3D usan cabezales de impresión para depositar material en formas 2D, principalmente capa por capa. Por otro lado, la silicona no puede estar disponible en forma líquida, sino que el proceso también implica la deposición.

Las impresoras despliegan un cabezal de impresión que deposita gotas de silicona individualmente y luego las fusiona para formar una superficie lisa.

2. Curado y vulcanizado

El sombrero de caucho de silicona no está curado en forma de líquido o gel, lo que facilita el rociado de desmoldeo durante el proceso de impresión 3D. El curado es el proceso químico a través del cual el caucho de silicona impreso forma enlaces cruzados en la cadena, capa tras capa progresivamente.

Algunas imprentas utilizan luz ultravioleta o calor como alternativa para el proceso. La silicona vulcanizada a temperatura ambiente reacciona con catalizadores y otras sustancias que se endurecen en el proceso.

En el proceso de fotopolimerización, la etapa de curado reemplaza efectivamente a la etapa de deposición, ya que involucra la emisión de luz ultravioleta para crear una forma 2D para cada capa.

3. Posprocesamiento

La vulcanización permite que la parte de silicona impresa se solidifique lo suficientemente bien como para permitir que se imprima otra capa, y esto no fortalece toda la estructura.

Después de la impresión, la impresión puede someterse al horno, que cataliza las reacciones químicas y elimina las partículas no deseadas. También puede ser necesario lavar para quitar el material de soporte.

Fabricación de aditivos líquidos

Es una extensión de la técnica aditiva, que involucra un material altamente viscoso como la silicona en la plataforma de construcción para crear el objeto esperado, que luego se calienta para endurecerlo por completo. El líquido funcional utilizado para optimizar la impresión 3D brinda oportunidades para la fabricación aditiva líquida (LAM).

Los materiales poseen varias funciones, principalmente transparencia y flexibilidad, y pueden combinarse durante el proceso de impresión. La fabricación de aditivos de silicona garantiza que las impresiones muestren resistencia una vez finalizadas.

El líquido funcional se dispensa primero capa por capa a temperatura ambiente. Se utiliza luz ultravioleta para curar los materiales y luego se reticulan con durómetros.

LAM ofrece una alternativa a otras técnicas de impresión 3D, incluido el modelado por deposición fundida y la inyección de material. Los componentes y las impresiones LAM son de alto rendimiento y muy adecuados para la automoción y la electrónica para el fuego y otras estructuras de aislamiento.

La fabricación aditiva líquida utiliza procesos de alta velocidad y garantiza impresiones sin distorsiones con la libertad ilimitada que desee. El método es innovador y completo para prototipos y pequeñas producciones. Esto impulsa la relevancia y aplicación del proceso en las industrias.

Ventajas de la fabricación aditiva

• Costos de entrada asequibles

El costo de los equipos en las industrias y procesos de manufactura es siempre el obstáculo que enfrentan la mayoría de las empresas. Sin embargo, la maquinaria para la fabricación aditiva es asequible para la mayoría de las empresas y negocios de pequeña escala.

Con el avance de la innovación y la tecnología, los costos de entrada serán más baratos, lo que reducirá los costos de entrada. Para unidades de producción pequeñas, esto aumenta las ganancias y la rentabilidad.

• Fácil de diseñar el producto final

La fabricación aditiva es algo más que obtener su impresión impresa. Se trata de diseño e innovación en su mejor nivel. Como creativo, uno puede tener la libertad sin tiempo ni costos cuando se trata de fabricación aditiva.

Tradicionalmente, la modificación de la impresión generaba un aumento en los costos y demoras en el tiempo después de que se modificaba la línea de producción. Los ingenieros pueden producir varias versiones de un solo diseño de forma rentable lejos de los métodos estáticos mediante la fabricación aditiva.

• Programas de formación disponibles en todos los niveles

Conseguir la maquinaria y el equipo es una cosa; tener las habilidades y la mano de obra para ejecutar y operar el equipo de manera eficiente es otra cosa. Es muy probable que la capacitación de su personal y trabajadores para diseñar utilizando la fabricación aditiva de manera profesional retrase las operaciones comerciales.

Sin embargo, existen varios programas de formación para diseñadores y fabricantes disponibles en diferentes niveles. La capacitación fundamental es para el personal que ha tenido experiencia en tecnología.

La capacitación técnica tiene como objetivo educar a los responsables de la toma de decisiones sobre cómo maximizar correctamente, mientras que la capacitación avanzada es principalmente para la posproducción y el manejo de materiales.

• Reduce los desechos durante la producción

El principio de fabricación aditiva está presente en los procesos de producción y difiere mucho de los métodos de fabricación tradicionales. Algunas máquinas funcionan extrayendo material de un bloque más grande que el producto previsto.

Los materiales cortados en forma de virutas y no se pueden utilizar, por lo que acaban como residuos. Sin embargo, la fabricación aditiva funciona agregando materiales capa por capa, de modo que solo se usa lo que se necesita. La fabricación aditiva ayuda a reducir los costos de materiales hasta en un 90 %.

• Ahorro de energía

La fabricación aditiva reduce significativamente el uso de energía, ya que reduce el material a utilizar y elimina los pasos del proceso de producción en comparación con los procesos de fabricación tradicionales.

La refabricación de piezas con la ayuda de la fabricación aditiva revive el final de la vida útil de los productos a nuevas condiciones utilizando energía que oscila entre el 2 y el 25 % de la energía que de otro modo se necesitaría para construir una pieza completamente nueva.

Retrocesos de silicona impresos en 3D

• Disponibilidad de hardware y materiales

La principal limitación de la silicona 3D es su acceso. Varias empresas ofrecen impresiones 3D de silicona legítimas; esto significa que los costos se disparan y hay una selección limitada de materiales.

• Limitación estructural

Las empresas de impresión 3D han ido surgiendo a lo largo de los años, pero el material de producción aún no es compatible con los aditivos. La impresora 3D de silicona estructural tiene un cabezal, lo que significa que solo creará objetos simples con pocos detalles.

Las impresoras que usan tecnologías basadas en estereolitografía evaden el problema, pero aun así, las resinas incluyen curado UV. Las mejores impresoras 3D de silicona tienen áreas de construcción relativamente pequeñas que no pueden imprimir estructuras de soporte para la impresión.

• La necesidad de agentes de curado

Casi ninguna empresa puede imprimir silicona pura en 3D en sus procesos de producción. La mayoría de ellos invocan el uso de agentes de curado UV; esto tiende a debilitar el material y reducir la calidad del producto terminado.

Sin embargo, aún mantiene propiedades positivas incluso después del moldeado con silicona y está disponible para una amplia gama de aplicaciones.

Conclusión

Todavía queda un largo camino por recorrer para la impresión 3D de silicona. Con la lenta tasa de crecimiento del desarrollo de la tecnología, la tasa de adopción es relativamente más baja. La mayoría de las empresas son ignorantes y desconocen lo que la tecnología tiene para ofrecer o dudan en adoptarla ya que no se usa comúnmente.

Con los continuos desarrollos y mejoras de las nuevas empresas que se están moviendo hacia la impresión 3D con silicona, sigue siendo una alternativa viable para las industrias de los fabricantes de silicona.

La demanda de piezas impresas en 3D de silicona y moldes de silicona aumenta constantemente y apunta a que la tecnología del futuro será emocionante.