Перейти к содержимому

Silicone 40A Resin: 3D-печать из 100% силикона стала доступной

Компания Formlabs с гордостью представила Silicone 40A Resin - первый доступный материал для 3D-печати из чистого силикона, созданный по запатентованной технологии Pure Silicone Technology™, которая сочетает в себе выдающиеся свойства литого силикона и преимущества 3D-печати. 

Несмотря на широкую доступность эластомерных материалов для 3D-печати, на сегодняшний день на рынке существует ограниченное количество решений, предлагающих 3D-печать чистым силиконом с улучшенными свойствами материала из-за высокой стоимости или технических сложностей. Formlabs разработала запатентованную технологию Pure Silicone Technology™, которая опирается на экосистему Formlabs SLA и позволяет изготавливать детали из 100% силикона на собственном производстве за считанные часы.

Детали из Silicone 40A Resin с дюрометром по Шору 40А, удлинением при разрыве 230% и прочностью на разрыв 12 кН/м идеально подходят для применений, требующих податливости и долговечности даже при многократном растяжении, изгибе или сжатии. Детали, изготовленные из Silicone 40A Resin, обладают упругостью отскока 34 %, отличной химической и термической стойкостью (от -25°C до 125°C), могут быть мелкими деталями размером до 0,3 мм и сложной формы, которые было бы трудно получить при использовании традиционных методов производства.

Детали из Silicone 40A Resin идеально подходят для следующих областей применения: 

  • Быстрое создание прототипов, бета-тестирование и валидация на этапах цикла разработки продукции для эластичных потребительских товаров, автомобильных компонентов и промышленного оборудования, таких как разъемы, уплотнители, приводы, клавиатуры и ремешки для часов.
  • Экономически эффективное мелкосерийное или индивидуальное производство деталей внутреннего назначения, таких как уплотнители и прокладки.
  • Высококачественные и долговечные приспособления и инструменты для индивидуального производства, такие как гибкие литейные формы, оснастка, приспособления и маскировочная оснастка.
  • Компоненты медицинского оборудования, протезы, адаптированные к пациенту, и аудиологические приложения.
  • Детали сложной геометрии, которые трудно изготовить традиционными методами.

Зачем нужна 3D-печать силиконом?

Быстрое и простое изготовление деталей из чистого силикона

Силиконовые детали, благодаря своей податливости, прочности и устойчивости к сжатию, а также химической и температурной стойкости, используются в самых разных областях и отраслях промышленности - от уплотнений и прокладок в автомобилестроении до приводов и сильфонов в робототехнике, а также в потребительских товарах, таких как носимые устройства, наушники, кухонные инструменты и т.д. 

Массовое производство тысяч силиконовых деталей экономически выгодно и эффективно с помощью процессов литья под давлением, компрессионного формования или экструзии. Однако эти технологические процессы требуют дорогостоящей оснастки, оборудования, а зачастую и опыта внешнего подрядчика, специализирующегося на разработке и изготовлении такой оснастки.

Силиконовая 3D-печать позволяет решать широкий спектр задач - от быстрого создания прототипов до изготовления малосерийных деталей конечного потребления.

Для инженеров, конструкторов и производителей, желающих изготавливать детали из чистого силикона в небольших количествах (1-1000), стоимость и время, необходимое для изготовления инструмента, являются препятствием. Более дешевые процессы, такие как литье силикона, возможны для небольших объемов, но они трудоемки, требуют много времени, их трудно воспроизвести в точности, а также имеют ограничения по конструкции или геометрии. 3D-печать с использованием эластомерных материалов также является быстрой и дешевой альтернативой, но свойства этих материалов часто уступают силикону. Хотя некоторые производители 3D-принтеров предлагают чистые силиконовые материалы для прямой 3D-печати силиконовых деталей, такие системы стоят более 100 тыс. долл.

Теперь, с появлением Silicone 40A Resin, больше не нужно искать компромисс между ценой, качеством и скоростью. Любой человек, имеющий SLA 3D-принтер Formlabs, может напрямую печатать детали из чистого высококачественного силикона, минуя процедуру литья и избегая больших затрат на изготовление оснастки.

«Раньше для создания качественного литого силиконового привода требовалось специальное обучение и более 10 часов работы, и даже в этом случае качество литых деталей было непостоянным. Теперь, используя смолу Silicone 40A Resin, мы можем изготавливать высококачественные силиконовые детали, которые ведут себя так же, как и литые, что позволяет значительно ускорить тестирование конструкции при изготовлении протезов пальцев», - Руи Ли, доцент кафедры общей инженерии Школы инженерии Тандон Нью-Йоркского университета.

Возможность создания новых приложений и рабочих процессов

3D-печать из чистого силикона была недоступна для многих предприятий, которые не могли позволить себе дорогостоящие традиционные 3D-принтеры, печатающие силиконом. Благодаря доступной платформе Formlabs эти предприятия и частные лица теперь могут создавать детали конечного потребления из привычного для производителей и потребителей материала. Этот новый рабочий процесс возвращает контроль в руки производителей, которые ранее полагались на аутсорсинг при изготовлении силиконовых деталей, и повышает производительность групп прототипирования в крупных компаниях.

Быстрое прототипирование

Мягкий силиконовый чехол для защиты цилиндра привода сцепления в автомобиле от воды, грязи и мусора. Поскольку Silicone 40A Resin обладает превосходной химической и термической стойкостью, такие внутренние компоненты могут использоваться в качестве конечных деталей для автомобильных применений.

3D-печать с использованием Silicone 40A Resin сокращает сроки разработки изделий, поскольку позволяет быстро напечатать несколько итераций мягких и гибких компонентов и провести их функциональное тестирование в тот же день, без привлечения стороннего подрядчика для изготовления оснастки или трудоемкого литья силикона. В таких областях применения, как производство потребительских товаров, автомобилестроение, аэрокосмическая промышленность или робототехника, возможность 3D-печати и функционального тестирования таких деталей, как носимые устройства, захваты, приводы, прокладки и уплотнители, может помочь командам оптимизировать свои разработки и значительно быстрее пройти этапы бета-тестирования и валидации. 

Испытания изделий и компонентов, которые ведут себя точно так же, как и конечные силиконовые детали, изготовленные методом литья под давлением, создают уверенность и надежность в процессе разработки. Избежание переделок и устаревшей оснастки позволяет сэкономить тысячи долларов, повысить доверие к продукту и помочь компаниям воспользоваться рыночными возможностями.

3D-печать силикона упрощает прототипирование эластометрических компонентов, таких как ремешки для часов.

Производственные приспособления и оснастка (силиконовые формы с прямой печатью)

Для загруженного производственного центра возможность быстрого и экономически эффективного изготовления вспомогательных средств производства, таких как гибкие приспособления или маскировочные инструменты, и быстрой оснастки собственными силами может сэкономить тысячи долларов в день за счет исключения простоев и оптимизации рабочего процесса. 

Силиконовые детали часто используются для амортизации и сжатия, что делает их идеальными для изготовления вспомогательных средств производства, которые должны продлить срок службы оборудования или защитить компоненты от трения. Химическая стойкость Silicone 40A Resin также делает ее отличным выбором для маскировочных инструментов, где требуются детали, инертные к различным видам химикатов. 

Поскольку изготовление вспомогательных средств часто не планируется, Silicone 40A Resin и Form 3+ предлагают быстрый и доступный способ их создания по требованию. Изготовление мягких запасных частей традиционными методами может занимать недели, а 3D-печать силиконовых деталей на месте позволяет восстановить работоспособность оборудования в течение одного дня. 

Благодаря свойствам силикона и геометрической гибкости 3D-печати, силиконовая 3D-печать идеально подходит и для создания оснастки по требованию. Для литья уретана, эпоксидной смолы, воска, гипса или других материалов, требующих гибкой и многоразовой формы, 3D-печать с использованием Silicone 40A Resin - это быстрый, чистый и эффективный способ получения конечного результата с помощью 3D-печатной гибкой и многоразовой силиконовой формы.

Silicone 40A Resin идеально подходит для создания силиконовых форм для литья уретана, эпоксидной смолы, воска, гипса и других материалов, для которых требуется гибкая и многоразовая форма. Тонкие детали и сложные геометрические формы могут быть непосредственно напечатаны, как это видно на формах (черного цвета). Отлитая уретановая деталь выделена синим цветом, и форму можно использовать многократно для изготовления нескольких деталей.

Малосерийное или индивидуальное производство

Для производителей потребительских товаров возможность индивидуализации силиконовых изделий была недоступна - высокая стоимость оснастки не позволяла им эффективно выпускать короткие серии или единичные изделия. Для производителей медицинского оборудования и изделий здравоохранения Silicone 40A Resin может открыть новые возможности применения в аудиологии, протезировании с учетом особенностей пациента и персонализированной медицине. 

Благодаря прямой 3D-печати из чистого силикона, особенно в сочетании с масштабируемостью Form 3+, производители теперь могут предлагать индивидуальные силиконовые изделия, такие как носимые устройства, захваты и т.д., за долю стоимости, которая потребовалась бы для их традиционного формования. За гораздо меньшую цену, чем при изготовлении оснастки для различных линеек силиконовых изделий, производители теперь могут печатать детали из чистого силикона с помощью парка принтеров Form 3+, удовлетворяя спрос на персонализированные изделия.

Изготовленные на заказ силиконовые напальчники для индивидуальных ортопедических решений.

Тематические исследования

FINIS Prototypes Swim Goggles 

Компания Finis использовала силиконовые прокладки и кнопки, напечатанные на 3D-принтере, для создания функциональных прототипов своих новых умных очков.

Компания FINIS, Inc. известна разработкой передовой продукции, которая завоевала доверие пловцов всех уровней квалификации благодаря своему исключительному качеству и эффективности. Расположенная в Калифорнии, США, компания стремится постоянно совершенствовать свои инновационные продукты, уделяя пристальное внимание меняющимся требованиям пловцов и тренеров.

Раньше они отливали силиконовые детали, что требовало больших трудозатрат и длительного времени изготовления. Теперь же, используя 3D-принтеры Form 3+ и новую смолу Silicone 40A Resin, они за восемь часов и по меньшей цене напечатали прокладки для плавательных очков, близкие по качеству к серийным, что значительно сократило обычные расходы на аутсорсинг, составляющие более тысячи долларов и трехнедельные сроки. Напечатанные силиконовые 3D-прокладки прошли строгую проверку на водонепроницаемость в условиях плавательного бассейна, что позволило команде сократить сроки разработки продукта.

Создание прототипов прокладок для плавательных очков

«При использовании силиконового литья и аутсорсинга на изготовление инструмента или детали уходит месяц или около того. При использовании Silicone 40А Resin я могу придумать любую идею, внести изменения и напечатать за ночь. На следующий день я могу прийти, снять напечатанную деталь, почистить и сразу же применить ее. Так что то, на что раньше уходили недели, теперь я могу сделать за несколько часов, и в этом, на мой взгляд, заключается реальное преимущество», - Дэвид Бейттель, старший дизайнер компании FINIS, Inc.

Dorman Products тестирует автозапчасти быстрее с помощью напечатанных на 3D-принтере прокладок

Компания Dorman Products, производитель запасных частей для легковых и грузовых автомобилей, обратилась к 3D-печати для ускорения сроков производства и повышения качества. Двенадцать 3D-принтеров, расположенных в двух офисах компании, помогают ей не отставать от постоянно пополняющихся новыми марками и моделями производителей оригинального оборудования (OEM-производителей). 

Нестандартные прокладки от Dorman Products напечатаны из Silicone 40A Resin.

Компания располагает обширной собственной базой, в которой проводятся испытания новых конструкций. При испытании компонентов под давлением необходимо герметизировать определенные отверстия и поверхности. Но не всегда есть геометрия сопряжения для герметизации каждой детали, поэтому команде приходится придумывать креативные идеи, которые в большинстве случаев сводятся к изготовлению нестандартных прокладок и крепежных элементов.

Традиционно они измеряли компоненты в своей лаборатории, изготавливали металлические штампы, а затем вырезали прокладки с помощью штампов на осевом прессе. «Это было похоже на вырезание печенья из листа. Это было очень неэффективно с точки зрения использования материалов и времени, затрачиваемого нашими лаборантами», - говорит Крис Аллебах, руководитель отдела аддитивного производства компании Dorman. 

Переход на 3D-печать позволил команде значительно сократить время выполнения заказа и затраты, особенно учитывая большое количество новых компонентов. "Мы напечатали сотни специальных прокладок для нашего тестера корпуса дроссельной заслонки, чтобы герметизировать оба конца корпуса дроссельной заслонки и затем провести испытания потока", - сказал Аллебах.

Если силиконовая смола Elastic 50A компании Formlabs иногда подходила для этих целей, то новая смола Silicone 40A расширяет спектр ее применения.

Прокладки для валидационных испытаний

HGM Automotive проверяет Silicone 40A Resin для уплотнений разъемов конечного использования

Уплотнения разъемов от HGM Automotive Electronics, напечатанные на 3D-принтере c помощью Silicone 40A Resin.

HGM Automotive Electronics - специализированный производитель контроллеров трансмиссии, разрабатывающий и поставляющий передовые электронные системы для вторичного рынка автомобилей.

Они обратились к 3D-печати для создания прототипов и мелкосерийного производства, поскольку это наилучший вариант изготовления деталей по требованию, в домашних условиях. Однако это регулируемая отрасль, в которой необходимо соблюдать особые требования, такие как степень защиты от проникновения (IP) и химическая стойкость, поэтому выбор материала очень важен.

Проведенные тщательные химические и механические испытания показали, что детали, напечатанные с помощью Silicone 40A Resin, обладают превосходными механическими свойствами и химической стойкостью, аналогичными силиконам для литья под давлением, на которые они традиционно ориентировались. После шести недель термоциклирования в моторном отсеке при нормальных условиях эксплуатации и дополнительных испытаний на воздействие химических жидкостей они получили право использовать напечатанные детали из Silicone 40A Resin для конечного применения в автомобилях.

«Silicone 40А Resin позволяет создавать конструкции, которые раньше можно было выполнить только с помощью очень дорогого и трудоемкого процесса формования, что дает нам возможность осваивать новые рынки и производить продукцию, которая раньше была бы непомерно дорогой или сложной. Другие аддитивные решения могут печатать некоторые виды эластиков, но только SLA 3D-принтер Formlabs с использованием смолы Silicone 40A может создавать мягкие коннекторные уплотнения, которые по качеству и долговечности соответствуют литым деталям из силикона или TPU», - Гай Кардуэлл, директор по исследованиям и разработкам компании HGM Automotive Electronics.

Сравните эластомерные материалы Formlabs

Elastic 50A Resin - мягкий и прозрачный эластомерный материал на акриловой основе, идеально подходящий для быстрого прототипирования. 

Silicone 40A Resin - первый чисто силиконовый материал. Имея твердость по Шору 40A, он идеально подходит для изготовления мягких и податливых деталей, которые могут применяться в самых разных областях, выходящих за рамки прототипирования. Детали, напечатанные с помощью Silicone 40A Resin, устойчивы к воздействию химических веществ, термостабильны и могут выдерживать многократные циклы изгиба, износа и разрыва.

Помимо этих мягких материалов, Formlabs предлагает и более твердые эластомерные материалы, такие как Flexible 80A для создания резиноподобных гибких прототипов, готовый к производству полиуретан Rebound Resin и порошок TPU 90A для SLS 3D-печати функциональных прототипов или прочных деталей конечного использования на оборудовании серии Fuse.

Простой рабочий процесс и отличные возможности печати

Процесс печати и пост-обработки деталей, напечатанных с помощью Silicone 40A Resin, прост и понятен, он лишь немного отличается от обычного процесса работы с SLA 3D-принтерами Formlabs.

Silicone 40A Resin предоставляет беспрецедентную для гибких материалов для 3D-печати свободу дизайна. Однако, как и в случае с любым эластомерным материалом для печати, необходимо соблюдать некоторые рекомендации по проектированию.

«Пригодность для печати с Silicone 40A Resin - невероятна. Я не думал, что такой мягкий материал сможет так хорошо печатать мелкие детали. Нам даже удалось напечатать детали, которые никогда бы не сделали без Silicone 40А Resin. Мы действительно подняли уровень возможности печати. Я просто не мог поверить в качество мелкой геометрии деталей, которые мы напечатали. Все были потрясены ощущением материала», - Крис Аллебах, руководитель отдела аддитивного производства в компании Dorman Products.

Начало работы с 3D-печатью из чистого силикона

Form 3+ и Form 3B+ предлагают малым, средним и крупным предприятиям доступ к 3D-печати высокого разрешения по доступным ценам. Благодаря 45+ различным материалам, разработанным специально для оптимизации различных рабочих процессов, принтеры Formlabs раскрывают потенциал прямой 3D-печати деталей в самых разных отраслях и сферах применения. С добавлением смолы Silicone 40A эти универсальные 3D-принтеры стали первыми на рынке действительно доступными 3D-принтерами с чистым силиконом, а новый материал демонстрирует наше стремление постоянно разрабатывать материалы, открывающие новые области применения.

Теперь с помощью смолы Silicone 40A можно напрямую печатать прокладки, уплотнения, захваты, приводы, демпферы, носимые изделия и многое другое. Отказ от длительных сроков изготовления и высоких затрат на оснастку, а также от вторичного процесса литья силикона позволяет предприятиям проводить более тщательные итерации, быть более оперативными и быстрее выходить на рынок. 

Чтобы узнать больше о свойствах материала или самостоятельно протестировать деталь, свяжитесь с нашим отделом продаж или запросите бесплатный образец силикона для 3D-печати. 

Предыдущая статья Керамическая 3D-печать стала доступной: новая смола Alumina 4N Resin от Formlabs
Следующая статья Fast Arch Printing - еще более простое и быстрое производство элайнеров и ретейнеров