シリコーンによる積層造形: 押出成形

2021 年 11 月 11 日

11:27

ここしばらく、積層造形コンポーネントは単なるプロトタイピング以上の用途に使用されてきました。 その大きな可能性は、プレシリーズの構築やシリーズ部品にも使用されます。 技術的に使用可能なコンポーネントの場合、材料特性は非常に重要です。 この分野では、3D プリントされたコンポーネントは、同じ機械的および化学的特性を備えている場合にのみ、従来の方法で製造されたコンポーネントと競合できます。 生体適合性、耐熱性、そしてもちろん非常に高い弾性により、シリコーンは多くの用途に不可欠なものとなっています。 したがって、シリコーンなどの材料を使用した積層造形の利点を活用することに大きな関心が集まっています。 ただし、シリコーンの積層造形プロセスは単純ではありません。

このホワイトペーパーでは、さまざまなアプローチのうち、押し出しベース方法とプロセス。 特に、さまざまな架橋機構を、それぞれの長所と短所とともにより詳細に検討します。

シリコーンの 3D プリント: 押出ベースのプロセス

押出ベースのプロセスの決定的な利点は、処理できる液体やペーストの種類が豊富であることです。 したがって、低粘度から高粘度まで、また RTV まで、ほぼすべての種類のシリコーンを使用できます (RうーんT温度V加硫）から標準LSR（Lそれが何ですかSアイコンRubber) から UV 硬化および粒子充填シリコーンまで。

押出ベースの製造プロセスは FLM のプロセスと非常によく似ています (F使用済みLエイヤーMオーデリング）印刷。 ディスペンシングヘッドの助けを借りて、ストランドが堆積されます。 コンポーネントは、このストランドから層ごとに積層的に製造されます。

このホワイトペーパーでは、2 成分 LSR と RTV シリコーンについて説明します。 LSR は架橋に熱エネルギーを必要としますが、RTV シリコーンは室温で反応するように設計されています。

架橋LSR

シリコン印刷には常に液体材料が含まれます。 したがって、決定的なプロセスパラメーターは、シリコーンの寸法安定性と架橋です。 完成したシリコーンの強度は、重付加や重縮合などの材料の化学反応によってのみ達成されることに注意することも重要です。

基本的に、LSR シリコーンでは、製造中の架橋と作業後または後処理中の架橋という 2 つの異なる架橋時間が区別されます。

製造中の架橋

ただし、このプロセスには決定的な欠点があります。温度分布はコンポーネントの高さによって変化します。 これは、レイヤーがビルド プラットフォームから離れるほど、供給される熱エネルギーが少なくなるからです。 これは、多数の層を持つコンポーネントに対する信頼性の高い一定のプロセスを実現することが非常に難しいことを意味します。 経験上、加熱されたビルド プラットフォームを使用して 2 ～ 3 センチメートルを超えるコンポーネントを製造するのはもはや現実的ではないことがわかっています。

後工程での架橋

もう 1 つのアプローチは、レオロジー特性により押出後にその形状を保持するシリコーンを使用することです。 これは、シリコーンの非常に高い粘度または高いチキソトロピー、あるいはその両方の組み合わせによって実現できます。 LSR シリコーンで作られた完成したコンポーネントは、後処理段階のオーブンに入れられ、適切な温度で架橋されます。 入熱によってコンポーネントに変形が生じてはなりません。 このプロセスでは、印刷中に熱を供給するための追加の機器は必要ありません。

サポート材

急なオーバーハングまたはブリッジ（輪郭を閉じる）の場合は、支持構造を構築する必要があります。 この支持材料は、製造プロセス中にシリコーンに接着し、架橋中の熱条件に耐える必要があります。 その後、完成した部品から簡単に取り外せる必要があります。 それぞれのシリコーンに適したサポート素材を見つけるのは困難です。 また、支持構造の構築には、製造プロセスに追加の材料と時間が必要です。