据相关数据来源,目前全球只有三家公司可以做到100%直接打印硅胶,一家是德国Wacker,一家是英国Fripp Design Research,第三家为我们国家的某企业,目前已将硅胶3D打印市场化。
现在3D打印中使用硅胶材料还处在初步阶段,如果能够打印出医用硅胶产品,必将成为一件造福人类社会的事。
先简要介绍一下硅胶材料。
硅胶材料可分为有机硅胶和无机硅胶两大类。无机硅胶是一种高活性吸附材料,通常是用硅酸钠和硫酸反应,并经老化、酸泡等一系列后处理过程而制得。无机硅胶不溶于水和任何溶剂,无毒无味,化学性质稳定,除强碱、氢氟酸外不与任何物质发生反应。在湿度为100%的条件下,它能吸附并凝结相当于其自重40%的水气,因此是一种很好的干燥剂和吸附剂。
有机硅胶是一种有机硅化合物,是指含有Si-C键、且至少有一个有机基是直接与硅原子相连的化合物。有机硅胶集有机物的特性与无机物的功能于一身,具有较好的耐高温和低温特性、抗辐射性以及电绝缘性。有机硅胶材料手感柔软,弹性好,外观透明,能反复进行消毒处理而不老化,且与人体接触舒适,生物相容性好。这些优点使得有机硅胶在医疗领域、航空航天、军事技术部门、电子电器等领域中可以广泛使用。
普遍来说,用于3D打印的硅胶材料皆为有机硅胶。
与其他高分子材料相比,有机硅胶具有以下优点。
1. 耐温特性。有机硅产品的热稳定性高,在高温条件甚至辐射条件下也不会断裂、分解。
2. 耐候性。有机硅胶在自然环境下的使用寿命可达几十年,具有比其他高分子材料更好的热稳定性以及耐辐照和耐候能力,不易被紫外光和臭氧分解。
3. 电绝缘性。有机硅胶是一种稳定的电绝缘材料,被广泛应用于电子、电气工业上。
4. 生理惰性。有机硅胶十分耐生物老化,与动物体无排异反应。
德国Wacker利用3D打印技术制作硅胶材料产品的原理与微滴喷射技术(PolyJet)相似,打印头将有机硅微液滴逐滴沉积在工作平台上,液滴彼此融合,形成均质有机硅。每打印一层有机硅,系统将立刻使用紫外光将整个有机硅层固化。通过这种方法,即可逐层打印出三维物体。
2016国际塑料与橡胶贸易展览会上,德国化学巨头Wacker首次展出了其最新研制的工业级硅胶3D打印机ACEO Imagine Series K。这款机器也是全球首款工业级硅胶3D打印机。
全球首款硅胶3D打印机
近日,美国佛罗里达大学(UF)开发出了一种全新的液态硅胶3D打印技术。此技术据说可以制造出更加柔软、结实,并且廉价的医用器械,如导管和植入物。此技术最独特的地方在于并非是在空气中打印,而是在一种液体中打印。这种液体是由轻质矿物油和凝胶混合而成的一种油性有机化合物,能起到支撑作用,而这正是这项技术能够成功的关键所在。