Impression 3D silicone : la prochaine frontière de la fabrication additive

La science des matériaux dans la fabrication additive évolue rapidement pour répondre aux demandes de plus en plus sophistiquées des spécialistes AM et de leurs clients. Un développement particulièrement intrigant est la réalisation d'un rêve de longue date : l'impression 3D avec du silicone. Bien que les avantages potentiels de cette approche soient évidents depuis de nombreuses années, ce n'est que récemment que la technologie a suffisamment mûri pour devenir viable.

Pourquoi le silicone ?

Le silicone est un matériau polyvalent et bien établi utilisé dans les industries où la flexibilité doit s'associer à la résistance et à la durabilité. En génie mécanique, il alimente des composants qui se plient sans casser ; dans la mode, il crée des ornements complexes et des accessoires fonctionnels comme des semelles de chaussures ; dans la santé et l'agroalimentaire, il garantit la biocompatibilité et la sécurité.

Alors pourquoi n'est-il pas devenu un outil standard pour la fabrication additive ?

Historiquement, la viscosité naturelle du silicone a rendu l'extrusion propre difficile, limitant les géométries qui pouvaient être imprimées avec précision. Les avancées récentes en chimie et technologie d'impression surmontent maintenant ces obstacles.

La technologie en évolution

Le procédé Picsima, lancé par Fripp Design and Research à Sheffield en 2012 et breveté en 2016, a été l'une des premières méthodes viables d'impression silicone. Il extrude un catalyseur à travers une aiguille dans un bain d'huile de silicone, solidifiant instantanément le matériau et éliminant le besoin de structures de support. Bien que la méthode montre un potentiel pour des prothèses médicales de haute qualité, elle reste en dehors de la production à grande échelle.

ACEO®, une division de Wacker Chemie, a récemment dévoilé une nouvelle technologie d'impression silicone testée dans son Open Print Lab en Allemagne. Le système dépose des gouttelettes de silicone sur une plateforme de construction et les durcit à la lumière UV, produisant des pièces aux propriétés mécaniques comparables aux composants moulés par injection. Comme Picsima, ACEO nécessite des imprimantes spécialisées (modèles ACEO® Imagine) et un logiciel sur mesure pour gérer la chimie unique du matériau. L'entreprise a également développé une résine de support soluble qui peut être retirée automatiquement, simplifiant le post-traitement pour les géométries complexes.

Peu après, Keyence a introduit ses propres « élastomères caoutchouteux » à base de silicone conçus pour ses imprimantes à jet d'encre Agilista. En raison de restrictions de brevet, la technologie est actuellement limitée à l'Allemagne et au Japon.

En juin 2017, l'Université d'État de Caroline du Nord a présenté une approche novatrice mélangeant caoutchouc de silicone liquide avec de l'eau, formant de minuscules billes de silicone qui peuvent être arrangées en structures flexibles. Les chercheurs voient un potentiel immédiat pour des applications médicales, comme des bandages imprimés en 3D qui s'adaptent au corps du patient.

Quelle suite pour le silicone dans la fabrication additive ?

Toutes ces méthodes montrent un potentiel, mais le vrai test sera leur intégration dans les flux de production. Des processus hybrides tirant parti des propriétés uniques du silicone sont déjà explorés — par exemple, Fripp Design envisage d'utiliser Picsima pour créer des prototypes de prothèses flexibles qui s'adaptent au patient, puis d'utiliser le prototype comme moule pour une pièce finale entièrement durcie.

Nous continuerons à surveiller ces technologies émergentes et attendons avec impatience de voir comment les fabricants et spécialistes AM exploiteront les capacités du silicone pour repousser les limites de ce qui peut être construit.