硅膠3D打印領(lǐng)航者Lynxter，為多功能材料應(yīng)用帶來新機(jī)遇

硅膠 3D 打印前景喜人，尤其是考慮到眾多的材料特性。值得注意的是，有機(jī)硅具有高耐熱性，可承受 200°C以上的溫度，惰性和生物相容性使其在醫(yī)療應(yīng)用中廣泛使用，密封和電絕緣特性使該材料在許多領(lǐng)域具有多種用途。

然而，增材制造行業(yè)對有機(jī)硅的使用并未更加廣泛，這或許令人感到詫異。Lynxter公司的聯(lián)合創(chuàng)始人兼總裁 Thomas Batigne對如何釋放這種多功能材料的機(jī)遇，并解決硅膠 3D 打印所需的技術(shù)挑戰(zhàn)發(fā)表了自己的看法。

Lynxter 公司創(chuàng)立于一次創(chuàng)業(yè)大賽后，在這次比賽上空客公司注意到了Batigne開發(fā)的 3D 打印系統(tǒng)。在航空航天公司以及Batigne本人的興趣支持下，Lynxter團(tuán)隊開發(fā)了一款模塊化、Delta 式 3D 打印機(jī)，也引起了道達(dá)爾和施耐德電氣的關(guān)注。許多客戶對 Lynxter 的硅膠 3D 打印功能特別感興趣，因此開始了 Lynxter S300X 的開發(fā)之路。

Lynxter S300X 3D 打印機(jī)專為硅膠和聚氨酯材料而設(shè)計。它可以使用液體有機(jī)硅彈性體和聚氨酯在不同硬度等級的基體上進(jìn)行 3D 打印。

Batigne 詳細(xì)闡述了從Delta 到 IDEX 系統(tǒng)的發(fā)展，發(fā)展靈感來自于改善校準(zhǔn)和維護(hù)以及降低成本的目標(biāo)，他解釋道：“這就像購買一臺單反相機(jī)但只使用一個鏡頭，這沒有任何意義，但這就是一些人正在做的事。我們的目標(biāo)是創(chuàng)造一臺“可以自由設(shè)計和打印任何你想要的東西的機(jī)器，就像使用熱塑性 3D 打印機(jī)一樣。”

△Lynxter 硅膠 3D 打印。 照片來自 Lynxter。

如何3D打印硅膠？

Batigne 在技術(shù)方面強(qiáng)調(diào)了硅膠打印與熱塑性塑料FDM的區(qū)別。在常規(guī) 3D 打印中，一個噴嘴可以管理主要材料和支撐，利用層融合差異輕松移除。但硅膠打印的強(qiáng)度（固有內(nèi)聚力）對支撐結(jié)構(gòu)構(gòu)成了挑戰(zhàn)，由于粘附性，支撐結(jié)構(gòu)更難以分離。

為了解決這個問題，Lynxter 創(chuàng)新了一種與硅膠協(xié)同作用的凝膠支架。S300X 有兩個工具頭：LIQ21 和LIQ11。前者負(fù)責(zé)組件的 3D 打印，而后者則生產(chǎn)所需的水溶性支撐件。

對于有機(jī)硅的流變特性如何影響所制造的結(jié)構(gòu)，Baigne 表示：“有機(jī)硅越像凝膠，就越容易進(jìn)行 3D 打印，因為它會停留在那里。然而，棘手之處在于分層。獲得合適的粘度至關(guān)重要，因為它不僅影響可打印性，還影響材料的抗紫外線性和彈性。因為我們使用 PCP 泵，所以我們可以計量和移動這些不可能倒入大桶或噴射機(jī)中的超粘性材料?！?/div>

LIQ21 分配單部分液體水凝膠，是水溶性且環(huán)保的。這個噴頭對于懸垂結(jié)構(gòu)至關(guān)重要。

通過專注于化學(xué)，Lynxter 保持了材料的完整性和性能，使它們與醫(yī)療或工業(yè)領(lǐng)域使用的材料相同。Lynxter 的材料不僅僅是模仿。當(dāng)一些公司提供“類 ABS”或“類 PA-6”材料時，Lynxter 確保他們的產(chǎn)品來自人們熟悉的領(lǐng)域，從而無需進(jìn)行新的認(rèn)證。

Batigne 透露，醫(yī)療保健行業(yè)是Lynxter 的主要關(guān)注點(diǎn)，以解決當(dāng)前市場上 3D 打印機(jī)的缺點(diǎn)。他強(qiáng)調(diào)了光固化樹脂在彈性、耐久性和紫外線老化方面的問題。硅膠 3D 打印是應(yīng)對這些挑戰(zhàn)的解決方案，特別是在制造醫(yī)療設(shè)備方面。

實現(xiàn)高分辨率至關(guān)重要。然而，材料擠出工藝的限制在于噴嘴的直徑和層的高度。Batigne澄清道：“我們擁有與工業(yè) FDM 打印機(jī)相同的分辨率，這通常足以滿足我們的需要?！?/div>

伴隨著創(chuàng)新，挑戰(zhàn)也隨之而來。Batigne 討論了有機(jī)硅打印的挑戰(zhàn)，特別是在處理精細(xì)結(jié)構(gòu)時。為了克服這些問題，Lynxter 使用智能 XY 支撐，即使在復(fù)雜的設(shè)計中也能最大限度地提高打印保真度。

Lynxter 工藝的優(yōu)勢在于后處理要求極低。Batigne表示：“我們3D 打印的硅膠沒有進(jìn)行任何預(yù)處理。我只是等待硅膠在室溫下固化?！标P(guān)于固化或凝固材料的過程，巴蒂涅表示，對于大多數(shù)材料，該過程可以完全在機(jī)器內(nèi)執(zhí)行。在其他情況下，簡單的外部熱處理可能就足夠了。他們還可以采用一種稱為“軟觸感”的處理方法，即一種有機(jī)硅清漆，使最終產(chǎn)品更加光滑。

△Lynxter S300X 硅膠 3D 打印機(jī)。 照片來自 Lynxter。

解鎖增材應(yīng)用

Batigne 展示的另一個應(yīng)用展示了硅膠帽如何改善表面處理的工藝鏈。如今，在航空領(lǐng)域，涂覆（或保護(hù)物體的一部分免受處理）是使用膠帶進(jìn)行的。這個過程雖然必要，但卻是勞動密集型的。但 Batigne 相信有更好的方法——使用 3D 打印硅膠帽進(jìn)行遮蓋。帽蓋可以按照所需的特定幾何形狀生產(chǎn)，并且安裝它們就像將蓋子蓋在瓶子上一樣簡單。

該領(lǐng)域另一個令人興奮的發(fā)展是多材料硅膠 3D 打印的出現(xiàn)。Batigne 分享了關(guān)于混合技術(shù)的見解：“現(xiàn)在這些技術(shù)已經(jīng)成熟，我們可以開始混合它們?！?Lynxter 的實驗涉及將有機(jī)硅與導(dǎo)電油墨、熱塑性塑料和水凝膠相結(jié)合。這種組合預(yù)示著軟機(jī)器人的誕生——那些可以彎曲和抓握的抓手，幾乎模仿了人類的觸摸。

鑒于其生物相容性，有機(jī)硅正在醫(yī)療領(lǐng)域占據(jù)重要地位。Batigne提到了幾個應(yīng)用：“我們已經(jīng)能夠為燒傷患者打印定制的面罩、用于癌癥治療的冷卻裝置，甚至在皮膚癌治療中用于減緩針對特定深度的激光的丸劑?！?/div>

一個特別引人注目的進(jìn)步是在假肢領(lǐng)域：“當(dāng)患上皮膚癌時，你可能需要割掉鼻子。你可以用硅膠制成的超精密鼻子模型來代替它?！?/div>

△Lynxter 硅膠 3D 打印用于軟體機(jī)器人。 照片來自 Lynxter。

新的市場機(jī)會

解鎖這些材料將為應(yīng)用創(chuàng)造一個巨大的市場。隨著熱塑性塑料在增材制造領(lǐng)域引領(lǐng)全球市場，有機(jī)硅的地位如何？根據(jù) Batigne 的估計，如果全球有機(jī)硅的銷售額約為 200 億美元，而塑料為 310 億美元，那么有機(jī)硅在 3D 打印中的市場潛力是巨大的。

Lynxter在硅膠3D打印行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)地位是不可否認(rèn)的，占有相當(dāng)大的市場份額。Batigne 強(qiáng)調(diào)：“還沒有人占領(lǐng)這個市場。我們是這個領(lǐng)域最大的，這表明了我們有著廣闊的市場機(jī)會。但對于 Lynxter 來說，這些數(shù)字只是一個開始。

最后，Batigne 談到了Lynxter 在市場中的獨(dú)特地位。硅膠 3D 打印仍然是一個新興領(lǐng)域，但 Lynxter 很早就涉足該領(lǐng)域，加上無與倫比的產(chǎn)品和具有競爭力的價格，使其脫穎而出。Batigne 自信地斷言：“硅膠 3D打印將成為一個游戲規(guī)則的改變者。現(xiàn)在，它已經(jīng)可以打印使用了，并且成本也很合適?！?/div>

Batigne 公布了他們即將與法國最大的聚氨酯制造商之一Synthene合作的項目。他解釋這是真正的汽車級 PU，并暗示即將發(fā)布新產(chǎn)品和重大軟件升級。Batigne 相信，這些進(jìn)步將進(jìn)一步使 Lynxter 在這些多功能材料的 3D 打印領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。