Produzione additiva con silicone: estrusione

11 novembre 2021

11:27

Da qualche tempo i componenti prodotti con la produzione additiva vengono utilizzati non solo per la prototipazione. Il loro grande potenziale viene sfruttato anche nella costruzione di preserie e per pezzi in serie. Per i componenti tecnicamente utilizzabili, le proprietà del materiale sono di fondamentale importanza. In questo ambito, i componenti stampati in 3D possono competere con quelli prodotti in modo convenzionale solo se hanno le stesse proprietà meccaniche e chimiche. Biocompatibilità, resistenza termica e, naturalmente, elasticità molto elevata rendono il silicone indispensabile per moltissime applicazioni. C’è quindi un grande interesse nello sfruttare i vantaggi della produzione additiva con materiali come il silicone. Tuttavia, il processo di produzione additiva del silicone non è semplice.

Tra i vari approcci, questo white paper presenta ibasato sull'estrusione metodi e processi. In particolare vengono esaminati più dettagliatamente diversi meccanismi di reticolazione, con i rispettivi vantaggi e svantaggi.

Stampa 3D del silicone: processi basati sull'estrusione

Un vantaggio decisivo dei processi basati sull’estrusione è l’ampia varietà di liquidi e paste che possono essere lavorati. Possono quindi essere utilizzati quasi tutti i tipi di siliconi: da quelli a bassa ad alta viscosità e da RTV (RohmTtemperaturaVUlcanizzazione) alla LSR standard (lquesto è ciò cheSiliconeRubber) ai siliconi a polimerizzazione UV e riempiti di particelle.

Il processo produttivo basato sull’estrusione è molto simile a quello della FLM (FusatolayerM odeling) stampa. Con l'aiuto di una testina erogatrice viene depositata una ciocca. Da questo filo viene prodotto in modo additivo un componente, strato dopo strato.

In questo white paper vengono discussi gli LSR bicomponenti e i siliconi RTV. Gli LSR richiedono energia termica per la reticolazione, mentre i siliconi RTV sono progettati per reagire a temperatura ambiente.

Reticolazione LSR

La stampa in silicone prevede sempre un materiale liquido. Parametri di processo decisivi sono quindi la stabilità dimensionale e la reticolazione del silicone. È anche importante notare che la resistenza del silicone finito si ottiene solo attraverso la reazione chimica del materiale, ad esempio mediante poliaddizione o policondensazione.

Fondamentalmente, per i siliconi LSR si distingue tra due diversi tempi di reticolazione: reticolazione durante la produzione e reticolazione nel post-lavorazione o durante la post-lavorazione.

Reticolazione durante la produzione

Questo processo presenta però uno svantaggio decisivo: la distribuzione della temperatura cambia con l'altezza del componente. Questo perché quanto più lontano è lo strato dalla piattaforma di costruzione, tanto minore è l'energia termica fornita. Ciò significa che è molto difficile ottenere un processo affidabile e costante per un componente con numerosi strati. L’esperienza ha dimostrato che non è più pratico produrre componenti più grandi di due o tre centimetri utilizzando una piattaforma di costruzione riscaldata.

Reticolazione nel post-processo

Un altro approccio consiste nell'utilizzare un silicone che mantenga la sua forma dopo l'estrusione grazie alle sue proprietà reologiche. Ciò può essere ottenuto mediante una viscosità molto elevata o un'elevata tissotropia del silicone, o una combinazione di entrambi. Il componente finito in silicone LSR viene inserito in un forno nella fase di post-lavorazione e reticolato a temperature adeguate. L'apporto termico non deve provocare alcuna deformazione del componente. In questo processo non sono necessarie apparecchiature aggiuntive per fornire calore durante la stampa.

Materiale di supporto

Per sporgenze ripide o ponti (chiusura di un contorno), è necessario costruire una struttura di supporto. Questo materiale di supporto dovrebbe aderire al silicone durante il processo di produzione e resistere alle condizioni termiche durante la reticolazione. Successivamente dovrà essere facilmente rimovibile dal pezzo finito. Trovare il giusto materiale di supporto per ciascun silicone è una sfida. Inoltre, la costruzione della struttura di supporto richiede materiale e tempo aggiuntivi per il processo di produzione.