Impression 3D avec du silicone — son heure arrive-t-elle ?

La science des matériaux dans la fabrication additive évolue rapidement, en grande partie pour répondre aux exigences de plus en plus sophistiquées des spécialistes de la FA et de leurs clients. Un développement particulièrement intrigant est la réalisation de l'un des rêves de longue date des fabricants d'additifs :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 disponible a évolué au point où elle pourrait potentiellement devenir réalisable.

Pourquoi du silicone ?

Le silicone est déjà un matériau polyvalent et bien établi, utilisé dans différentes industries dans une grande variété d'applications. Par exemple, il peut être utilisé dans n'importe quel composant mécanique où la flexibilité doit être combinée avec la résistance et la durabilité. Ces qualités sont également idéales pour l'industrie de la mode, où il peut être utilisé pour créer des ornements sophistiqués ou des éléments pratiques, comme des inserts de chaussures. C'est également un choix populaire pour les pièces médicales et alimentaires.

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

Malheureusement, la réalité est que l'impression 3D avec du silicone s'est avérée difficile, voire impossible, jusqu'à relativement récemment. La viscosité naturelle du matériau le rend difficile à extruder proprement et limite le type de géométries pouvant être imprimées avec précision. Mais il y a une bonne nouvelle :grâce aux efforts continus des chercheurs et des spécialistes des matériaux, une approche digne de la production de l'impression 3D avec du silicone pourrait bientôt être disponible.

La technologie en évolution

L'une des premières technologies viables pour l'impression avec du silicone était le processus Picsima, qui a été lancé à l'origine en 2012 par Fripp Design and Research à Sheffield, avec un brevet décerné en 2016. Le processus Picsima fonctionne en appliquant un agent catalyseur via une aiguille fine. extrudeuse pour créer des structures solides dans un bain d'huile de silicone, sans avoir besoin de structures de support. Alors que la technologie promet de fournir des prothèses médicales de haute qualité, basées sur des scans 3D, elle n'est pas encore disponible dans le commerce pour des applications à grande échelle.

ACEO® — une division de Wacker Chemie — a récemment annoncé sa nouvelle technologie d'impression 3D avec du silicone, qui est explorée dans son Open Print Lab en Allemagne. Cette méthode place des gouttelettes de silicone sur la zone d'impression, qui sont ensuite durcies à la lumière UV pour créer des structures solides, délivrant des pièces avec des qualités mécaniques similaires à celles moulées par injection.

Comme pour la méthode Picsima, la technologie ACEO® nécessite l'utilisation d'imprimantes spécialisées (les modèles ACEO® Imagine, dans ce cas) et de logiciels entièrement optimisés pour gérer les propriétés chimiques et mécaniques uniques du nouveau matériau. Bien qu'il nécessite toujours l'utilisation de structures de support, ACEO® a développé son propre matériau de support soluble, qui permettra d'imprimer avec succès des géométries très complexes, tout en évitant l'étape fastidieuse de retirer manuellement les supports pendant le post-traitement.

Peu de temps après, Keyence, une autre entreprise allemande, a annoncé ses propres matériaux à base de silicone pour l'impression 3D, qu'ils appellent « élastomères caoutchouteux ». Celles-ci ont été conçues spécifiquement pour fonctionner avec leur série d'imprimantes Agilista, qui utilisent une approche basée sur le jet d'encre. Malheureusement, à ce stade, la technologie n'est disponible qu'en Allemagne et au Japon en raison de restrictions de brevet.

Une approche différente de l'impression en silicone a été dévoilée par la North Carolina State University en juin 2017. Cette approche combine de l'eau avec du caoutchouc de silicone liquide pour permettre la création de structures flexibles à l'aide de minuscules billes de caoutchouc de silicone. Le personnel du NCSU envisage déjà les applications potentielles de cette technologie dans le secteur médical, telles que l'impression de bandages flexibles sur le corps des patients.

Quelle est la prochaine étape pour le silicone dans le monde de la fabrication additive ?

Toutes ces méthodes promettent de grandes choses et, sur la base de ce que nous avons vu jusqu'à présent, ont un énorme potentiel. Cependant, comme pour toute nouvelle technologie, le test ultime de leur viabilité sera de savoir à quel point elles peuvent être intégrées avec succès dans les flux de production. Nous envisagerions de nouveaux procédés hybrides évoluant autour de l'impression silicone, dans lesquels elle peut trouver des niches spécialisées pour accompagner et valoriser d'autres technologies. Curieusement, Fripp Design and Research ont déjà réfléchi dans ce sens avec le processus Picsima, suggérant qu'il pourrait être utilisé pour imprimer des prototypes flexibles de prothèses pour tester l'ajustement. Une fois qu'il est confirmé qu'une conception s'adapte confortablement au patient, ce prototype peut être utilisé pour créer un moule pour la version finale.

Nous suivrons ces nouvelles technologies avec intérêt et attendons avec impatience de voir comment les fabricants et les spécialistes de la FA peuvent tirer parti des possibilités qu'elles offrent.