シリコーンを使用した3D印刷—その時が来ていますか？

アディティブマニュファクチャリングの材料科学は、主にAMスペシャリストとそのクライアントのますます高度化する要件を満たすために、急速に進化しています。特に興味深い開発の1つは、添加剤メーカーの長年の夢の1つであるシリコーンを使用した3D印刷の実現です。このアプローチの潜在的な利点は長年にわたって明らかでしたが、利用可能なテクノロジーが潜在的に実現可能になるまで進化したのはごく最近のことです。

なぜシリコーンなのか

シリコーンはすでに用途が広く確立された材料であり、さまざまな業界でさまざまな用途に使用されています。たとえば、柔軟性と強度および耐久性を組み合わせる必要があるあらゆる機械部品に使用できます。これらの品質は、洗練された装飾や靴の中敷きなどの実用的な要素を作成するために使用できるファッション業界にも理想的です。また、医療および食品安全部品にも人気があります。

では、なぜそれが積層造形の標準ツールにならないのでしょうか？

残念ながら、現実には、シリコーンを使用した3D印刷は、不可能ではないにしても、比較的最近まで困難であることが証明されています。材料の自然な粘度により、きれいに押し出すことが難しくなり、正確に印刷できる形状の種類が制限されます。しかし、良いニュースがあります。研究者や材料の専門家の継続的な努力のおかげで、シリコーンを使用した3D印刷への生産に値するアプローチがまもなく利用可能になる可能性があります。

進化するテクノロジー

シリコーンを使用した印刷の最初の実行可能な技術の1つは、シェフィールドのFripp Design and Researchによって2012年に開始され、2016年に特許を取得したPicsimaプロセスでした。Picsimaプロセスは、針のように細いものを介して触媒剤を塗布することによって機能します。支持構造を必要とせずに、シリコーンオイルの浴内に固体構造を作成するための押出機。この技術は、3Dスキャンに基づいた高品質の医療用補綴物を提供することを約束していますが、大規模なアプリケーション向けにはまだ市販されていません。

Wacker Chemieの一部門であるACEO®は最近、ドイツのOpen PrintLabで調査されているシリコーンを使用した3D印刷の新技術を発表しました。この方法では、シリコンの液滴を印刷領域に配置し、UV光で硬化させて固体構造を作成し、射出成形された部品と同様の機械的品質の部品を提供します。

Picsimaの方法と同様に、ACEO®のテクノロジーでは、特殊なプリンター（この場合はACEO®Imagineモデル）と、新しい材料の固有の化学的および機械的特性を管理するために完全に最適化されたソフトウェアを使用する必要があります。それでもサポート構造を使用する必要がありますが、ACEO®は独自の可溶性サポート材料を開発しました。これにより、後処理中にサポートを手動で削除するという時間のかかる手順を回避しながら、非常に複雑な形状を正常に印刷できます。

その後間もなく、別のドイツ企業であるキーエンスは、3D印刷用の独自のシリコーンベースの材料を発表しました。これは、「ゴムエラストマー」と呼ばれています。これらは、インクジェットベースのアプローチを使用するAgilistaシリーズのプリンターで動作するように特別に設計されました。残念ながら、現時点では、特許の制限により、この技術はドイツと日本でのみ利用可能です。

シリコン印刷への別のアプローチが2017年6月にノースカロライナ州立大学によって発表されました。このアプローチは、水と液体シリコーンゴムを組み合わせて、小さなシリコーンゴムビーズを使用して柔軟な構造を作成できるようにします。 NCSUのスタッフは、患者の体に柔軟な包帯を印刷するなど、医療分野でのこのテクノロジーの潜在的なアプリケーションをすでに構想しています。

積層造形の世界におけるシリコーンの次は何ですか？

これらの方法はすべて有望であり、これまでに見たものに基づいて、大きな可能性を秘めています。ただし、他の新しいテクノロジーと同様に、それらの実行可能性の最終的なテストは、それらを本番ワークフローにどれだけうまく組み込むことができるかということです。私たちは、シリコーン印刷を中心に進化する新しいハイブリッドプロセスを想定しています。このプロセスでは、他のテクノロジーをサポートおよび強化するための専門的なニッチを見つけることができます。興味深いことに、Fripp Design and Researchは、Picsimaプロセスでこれらの方針に沿ってすでに考えており、フィッティングをテストするためにプロテーゼの柔軟なプロトタイプを印刷するために使用できることを示唆しています。デザインが患者に快適にフィットすることが確認されたら、そのプロトタイプを使用して最終バージョンの型を作成できます。

私たちはこれらの新しいテクノロジーに関心を持ってフォローし、メーカーとAMスペシャリストが提供する可能性をどのように活用できるかを楽しみにしています。