실리콘을 사용한 3D 프린팅 — 때가 오고 있습니까?

적층 제조의 재료 과학은 AM 전문가와 고객의 점점 더 정교해지는 요구 사항을 충족하기 위해 빠르게 진화하고 있습니다. 특히 흥미로운 개발 중 하나는 첨가제 제조업체의 오랜 꿈 중 하나인 실리콘을 사용한 3D 프린팅의 실현입니다. 이 접근 방식의 잠재적인 이점은 수년 동안 명백했지만, 사용 가능한 기술이 잠재적으로 실현 가능해질 정도로 발전한 것은 최근의 일입니다.

왜 실리콘인가?

실리콘은 이미 다양한 응용 분야에서 다양한 산업 분야에서 사용되는 다재다능하고 확고한 소재입니다. 예를 들어 유연성과 강도 및 내구성이 결합되어야 하는 모든 기계 부품에 사용할 수 있습니다. 이러한 특성은 정교한 장식이나 신발 인서트와 같은 실용적인 요소를 만드는 데 사용할 수 있는 패션 산업에도 이상적입니다. 의료 및 식품 안전 부품에 대한 인기 있는 선택이기도 합니다.

그렇다면 적층 제조의 표준 도구가 되지 않은 이유는 무엇입니까?

불행히도 현실은 실리콘을 사용한 3D 프린팅이 비교적 최근까지 불가능하지는 않더라도 어렵다는 것이 입증되었다는 것입니다. 재료의 고유한 점도로 인해 깨끗하게 압출하기가 어렵고 정확하게 인쇄할 수 있는 형상의 종류가 제한됩니다. 하지만 좋은 소식이 있습니다. 연구원과 재료 전문가의 지속적인 노력 덕분에 실리콘을 사용한 3D 프린팅에 대한 생산 가치가 있는 접근 방식을 곧 사용할 수 있게 될 것입니다.

진화하는 기술

실리콘으로 인쇄할 수 있는 최초의 실행 가능한 기술 중 하나는 Picsima 프로세스로, 원래 셰필드의 Fripp Design and Research에서 2012년에 출시했으며 2016년에 특허를 받았습니다. Picsima 프로세스는 얇은 바늘을 통해 촉매제를 적용하여 작동합니다. 지지 구조가 필요 없는 실리콘 오일 수조 내에서 견고한 구조를 생성하는 압출기. 이 기술은 3D 스캔을 기반으로 고품질 의료 보철물을 제공할 것을 약속하지만 대규모 응용 프로그램에는 아직 상용화되지 않았습니다.

Wacker Chemie의 한 부문인 ACEO®는 최근 실리콘을 사용한 3D 프린팅을 위한 새로운 기술을 발표했으며, 이는 독일의 Open Print Lab에서 연구되고 있습니다. 이 방법은 인쇄 영역에 실리콘 방울을 배치한 다음 UV 광으로 경화하여 견고한 구조를 만들어 사출 성형 부품과 기계적 품질이 유사한 부품을 제공합니다.

Picsima 방법과 마찬가지로 ACEO®의 기술은 전문 프린터(이 경우 ACEO® Imagine 모델)와 신소재의 고유한 화학적 및 기계적 특성을 관리하도록 완전히 최적화된 소프트웨어를 사용해야 합니다. 여전히 지지 구조를 사용해야 하지만 ACEO®는 자체 용해성 지지 재료를 개발하여 고도로 복잡한 형상을 성공적으로 인쇄할 수 있도록 하는 동시에 후처리 중에 지지대를 수동으로 제거하는 시간 소모적인 단계를 피합니다.

얼마 지나지 않아 또 다른 독일 회사인 Keyence는 '고무 엘라스토머'라고 하는 자체 3D 프린팅용 실리콘 기반 재료를 발표했습니다. 이들은 잉크젯 기반 접근 방식을 사용하는 Agilista 시리즈 프린터와 함께 작동하도록 특별히 설계되었습니다. 안타깝게도 현재 이 기술은 특허 제한으로 인해 독일과 일본에서만 사용할 수 있습니다.

실리콘 인쇄에 대한 다른 접근 방식은 2017년 6월 North Carolina State University에서 공개되었습니다. 이 접근 방식은 물과 액체 실리콘 고무를 결합하여 작은 실리콘 고무 비드를 사용하여 유연한 구조를 생성할 수 있도록 합니다. NCSU 직원은 이미 유연한 붕대를 환자의 몸에 인쇄하는 것과 같이 의료 분야에서 이 기술의 잠재적인 응용을 구상하고 있습니다.

적층 제조 분야에서 실리콘의 다음 단계는 무엇입니까?

이 모든 방법은 훌륭한 일을 약속하며 지금까지 본 것을 바탕으로 엄청난 잠재력을 가지고 있습니다. 그러나 모든 신기술과 마찬가지로 생존 가능성에 대한 궁극적인 테스트는 생산 워크플로에 얼마나 성공적으로 포함될 수 있는지가 될 것입니다. 우리는 실리콘 프린팅을 중심으로 진화하는 새로운 하이브리드 프로세스를 예상할 수 있으며, 여기에서 다른 기술을 지원하고 향상시킬 수 있는 전문 틈새를 찾을 수 있습니다. 흥미롭게도 Fripp Design and Research는 이미 Picsima 프로세스와 함께 이러한 방식을 고려하여 피팅을 테스트하기 위해 유연한 보철 프로토타입을 인쇄하는 데 사용할 수 있다고 제안했습니다. 환자에게 편안하게 맞는 디자인이 확인되면 해당 프로토타입을 사용하여 최종 버전의 금형을 만들 수 있습니다.

우리는 관심을 가지고 이러한 새로운 기술을 따를 것이며 제조업체와 AM 전문가가 제공하는 가능성을 활용할 수 있는 방법을 기대합니다.