Impressão 3D com silicone - está chegando a hora?

A ciência de materiais na manufatura aditiva está evoluindo rapidamente, em grande parte para atender aos requisitos cada vez mais sofisticados dos especialistas em AM e de seus clientes. Um desenvolvimento especialmente intrigante é a realização de um dos sonhos de longa data dos fabricantes de aditivos:a impressão 3D com silicone. Embora as vantagens potenciais dessa abordagem sejam óbvias há muitos anos, só recentemente a tecnologia disponível evoluiu a ponto de se tornar potencialmente viável.



Por que silicone?

O silicone já é um material versátil e bem estabelecido, usado em diferentes indústrias em uma ampla variedade de aplicações. Por exemplo, pode ser usado em qualquer componente mecânico onde a flexibilidade deve ser combinada com resistência e durabilidade. Essas qualidades também são ideais para a indústria da moda, onde podem ser utilizadas para criar ornamentações sofisticadas ou elementos práticos, como palmilhas. Também é uma escolha popular para peças médicas e seguras para alimentos.

Então, por que ela não se tornou uma ferramenta padrão para manufatura aditiva?

Infelizmente, a realidade é que a impressão 3D com silicone provou ser difícil, senão impossível, até recentemente. A viscosidade natural do material torna difícil uma extrusão limpa e limita o tipo de geometrias que podem ser impressas com precisão. Mas há boas notícias:graças aos esforços contínuos de pesquisadores e especialistas em materiais, uma abordagem digna de produção para impressão 3D com silicone pode estar disponível em breve.



A tecnologia em evolução

Uma das primeiras tecnologias viáveis ​​para impressão com silicone foi o processo Picsima, que foi originalmente lançado em 2012 pela Fripp Design and Research em Sheffield, com uma patente concedida em 2016. O processo Picsima funciona através da aplicação de um agente catalisador por meio de uma agulha fina extrusora para criar estruturas sólidas dentro de um banho de óleo de silicone, sem necessidade de estruturas de suporte. Embora a tecnologia prometa entregar próteses médicas de alta qualidade, com base em varreduras 3D, ainda não está disponível comercialmente para aplicações em grande escala.

ACEO® - uma divisão da Wacker Chemie - anunciou recentemente sua nova tecnologia para impressão 3D com silicone, que está sendo explorada em seu Open Print Lab na Alemanha. Esse método coloca gotículas de silicone na área de impressão, que são então curadas com luz ultravioleta para criar estruturas sólidas, entregando peças com qualidades mecânicas semelhantes às moldadas por injeção.

Tal como acontece com o método Picsima, a tecnologia ACEO® requer o uso de impressoras especializadas (modelos ACEO® Imagine, neste caso) e software que foi totalmente otimizado para gerenciar as propriedades químicas e mecânicas exclusivas do novo material. Embora ainda exija o uso de estruturas de suporte, a ACEO® desenvolveu seu próprio material de suporte solúvel, que permitirá que geometrias altamente complexas sejam impressas com sucesso, evitando a etapa demorada de remover manualmente os suportes durante o pós-processamento.

Não muito depois, a Keyence, outra empresa alemã, anunciou seus próprios materiais à base de silicone para impressão 3D, que eles chamam de ‘elastômeros de borracha’. Eles foram projetados especificamente para funcionar com a série de impressoras Agilista, que usa uma abordagem baseada em jato de tinta. Infelizmente, neste ponto, a tecnologia está disponível apenas na Alemanha e no Japão devido a restrições de patentes.

Uma abordagem diferente para a impressão de silicone foi revelada pela North Carolina State University em junho de 2017. Essa abordagem combina água com borracha de silicone líquido para permitir a criação de estruturas flexíveis usando minúsculas contas de borracha de silicone. A equipe da NCSU já está prevendo as aplicações potenciais dessa tecnologia no setor médico, como a impressão de curativos flexíveis no corpo dos pacientes.



O que vem por aí para o silicone no mundo da manufatura aditiva?

Todos esses métodos prometem grandes coisas e, com base no que vimos até agora, têm um enorme potencial. No entanto, como acontece com qualquer nova tecnologia, o teste final de sua viabilidade será o quão bem-sucedidos eles podem ser incorporados em fluxos de trabalho de produção. Imaginamos novos processos híbridos evoluindo em torno da impressão de silicone, nos quais podemos encontrar nichos especializados para apoiar e aprimorar outras tecnologias. Curiosamente, a Fripp Design and Research já pensou nessas linhas com o processo Picsima, sugerindo que ele poderia ser usado para imprimir protótipos flexíveis de próteses para testar a adaptação. Assim que for confirmado que um projeto se ajusta confortavelmente ao paciente, esse protótipo pode ser usado para criar um molde para a versão final.

Estaremos acompanhando essas novas tecnologias com interesse e esperamos ver como os fabricantes e especialistas em AM podem tirar proveito das possibilidades que eles oferecem.