Erschwinglicher 3D-Druck mit 100 % Silikon: Das neue Silicone 40A Resin

Formlabs präsentiert das neue Silicone 40A Resin, das erste erschwingliche 3D-Druckmaterial aus reinem Silikon, basierend auf unserer zum Patent angemeldeten Pure Silicone Technology™. Das Material vereint die exzellenten Materialeigenschaften gegossenen Silikons mit den Vorteilen des 3D-Drucks. 

Optionen zum 3D-Druck von Elastomeren sind zwar bereits weitläufig verfügbar, doch bisher bietet der Markt nur wenig Lösungen zum reinen Silikon-3D-Druck mit fortschrittlichen Materialeigenschaften, denn dieser ist kostspielig und geht mit technischen Schwierigkeiten einher. Formlabs hat mit der Pure Silicone Technology™ ein neues, zum Patent angemeldetes Verfahren entwickelt, das auf dem Stereolithografie-Ecosystem (SLA) von Formlabs beruht und die Produktion von Teilen aus 100 % Silikon ermöglicht, und zwar betriebsintern und innerhalb von Stunden.

Dank ihrer Shore-Härte von 40A, Bruchdehnung von 230 % und der Reißfestigkeit von 12 kN/m eignen sich Teile aus Silicone 40A Resin ideal für Anwendungen, die Biegsamkeit und Haltbarkeit auch bei wiederholtem Dehnen, Biegen und Stauchen erfordern. 3D-gedruckte Teile aus Silicone 40A Resin verfügen über eine Rückprallelastizität von 34 % und erstklassige chemische und thermische Beständigkeit (-25 °C bis 125 °C), bilden feine Details ab einer Größe von 0,3 mm ab und eignen sich auch zur Umsetzung komplexer Formen, die mit traditionellen Fertigungsmethoden nur schwer erreicht werden können.

Teile aus Silicone 40A Resin eignen sich ideal für folgende Anwendungen: 

• Rapid Prototyping, Beta-Tests und Validierungsphasen des Produktentwicklungszyklus von elastomerischen Konsumgütern, Automobilbauteilen und industriellem Zubehör wie Verbindern, Ösen, Aktuatoren, Tastaturen und Uhrenarmbändern.
• Kosteneffiziente Fertigung von kleinen Stückzahlen oder Einzelanfertigungen von Endverbrauchsteilen für Innenräume wie z. B. Dichtungen.
• Hochwertige, langlebige Maßanfertigung von Fertigungshilfsmitteln und Werkzeugen wie flexiblen Gussformen, Halterungen, Vorrichtungen und Maskierungshilfsmitteln.
• Komponenten von Medizinprodukten, patientenspezifische Prothesen und audiologische Anwendungen.
• Teile mit komplexer Geometrie, die mit konventionellen Verfahren schwer umzusetzen sind.

Silikonteile kommen aufgrund ihrer Biegsamkeit, Haltbarkeit und Stauchbarkeit sowie ihrer chemischen und thermischen Beständigkeit in einer Vielzahl von Anwendungen und Branchen zum Einsatz, von Dichtungen für die Automobilherstellung über Aktuatoren und Faltenbälge in der Robotik bis hin zu Konsumgütern wie Wearables, Kopfhörern, Küchenutensilien und mehr. 

Die Massenfertigung Tausender Silikonteile ist mit Spritzguss, Formpressen oder Extrusionsverfahren kostengünstig und effizient. Allerdings erfordern diese Arbeitsprozesse teures Produktionswerkzeug, Maschinen und häufig auch die Expertise externer Dienstleister, die auf das Design und die Fertigung des Werkzeugs spezialisiert sind.

Im Maschinenbau, Produktdesign und in der Fertigung, wo Teile aus reinem Silikon auch in niedrigen Stückzahlen (1-1000) benötigt werden, stellen die Kosten und die Dauer des Werkzeugbaus ein Hindernis dar. Kostengünstigere Prozesse wie der Silikonguss sind zwar für geringe Stückzahlen geeignet, doch sie sind arbeitsintensiv, zeitaufwendig, schwer exakt replizierbar und gehen mit Einschränkungen bezüglich Design oder Geometrie einher. Auch der 3D-Druck mit Elastomermaterialien ist eine schnelle und günstige Alternative, liefert allerdings häufig minderwertige Materialeigenschaften als Silikon. Einige Hersteller von 3D-Druckern bieten zwar auch Materialien aus reinem Silikon für den direkten 3D-Druck von Silikonteilen an, allerdings für Kosten von mehr als 100 000 €.

Mit Silicone 40A Resin sind jetzt keine Kompromisse zwischen Preis, Qualität und Geschwindigkeit mehr notwendig. Alle Kunden mit einem SLA-3D-Drucker von Formlabs haben die Möglichkeit, Teile aus reinem, hochwertigem Silikon direkt mittels 3D-Druck zu produzieren, und das in kurzer Zeit, ganz ohne den Aufwand von Gießprozessen und die hohen Kosten des Werkzeugbaus.

Der reine Silikon-3D-Druck war bisher für Unternehmen außer Reichweite, die sich die teuren, konventionellen Silikon-3D-Drucker nicht leisten können. Formlabs' zugängliche Plattform eröffnet genau solchen Unternehmen und Einzelpersonen jetzt die Möglichkeit, hochwertige Teile für die Endverwendung aus einem Material zu produzieren, das sowohl Herstellern als auch der Kundschaft vertraut ist. Der neue Arbeitsablauf gibt Herstellern die Kontrolle über die Fertigung zurück, die zuvor auf Outsourcing von Silikonteilen angewiesen waren, und steigert die Produktivität der Prototypenentwicklung in Großunternehmen.

Weiche Silikonabdeckung für den Kupplungsnehmerzylinder in Fahrzeugen zum Schutz vor Wasser, Schmutz und Ablagerungen. Da Silicone 40A Resin erstklassige chemische und thermische Beständigkeit bietet, können interne Komponenten wie diese für die Endverwendung im Automobilbereich genutzt werden.

Der 3D-Druck mit Silicone 40A Resin verkürzt die Dauer der Produktentwicklung dank der Option, mehrere Iterationen weicher, flexibler Komponenten schnell zu drucken und noch am selben Tag Funktionstests zu unterziehen, ohne dass ein externer Fertigungsdienstleister für den Werkzeugbau oder arbeitsintensives Gießen von Flüssigsilikon notwendig ist. Bei Anwendungsbereichen wie Konsumgütern, Automobilbranche, Luft- und Raumfahrt oder Robotikdesign trägt die Möglichkeit, Teile wie Wearables, Greifer, Aktuatoren und Dichtungen durch 3D-Druck herzustellen und direkt funktional zu testen, dazu bei, Designs zu optimieren und die Phasen von Beta-Tests und Validierung deutlich schneller abzuschließen. 

Produkte und Bauteile testen zu können, die sich genau so verhalten wie die endgültigen spritzgegossenen Silikonteile, verschafft Sicherheit und Selbstvertrauen im Entwicklungsprozess. Durch die Vermeidung der Umgestaltung von Produkten, welche bestehendes Werkzeug obsolet macht, lassen sich Beträge im Tausenderbereich sparen, die Glaubwürdigkeit des Produktes steigern und Absatzmöglichkeiten ausnutzen.

FINIS, Inc. ist bekannt für seine wegweisenden Produkte, die aufgrund ihrer herausragenden Qualität und Leistung das Vertrauen zahlloser Schwimmer*innen gewinnen konnten – sowohl im Hobbybereich als auch im Profisport. Das in Kalifornien in den USA ansässige Unternehmen strebt danach, sein innovatives Produktangebot kontinuierlich zu verbessern, und behält dabei stets den Fokus auf den sich wandelnden Bedürfnissen seitens Sportler*innen und Trainer*innen.

In der Vergangenheit wurden Silikonteile bei FINIS, Inc. mithilfe von Gussverfahren produziert, was ein arbeitsintensiver Prozess mit langen Durchlaufzeiten war. Ausgerüstet mit den Kunstharz-3D-Druckern Form 3+ und dem neuen Silicone 40A Resin konnte das Team jetzt Dichtungen von Schwimmbrillen nahezu in Produktionsqualität über 3D-Druck herstellen, und das in gerade einmal acht Stunden und zu einem Bruchteil der Kosten. Damit blieb das Unternehmen deutlich unter seinen üblichen Ausgaben, die sonst im vierstelligen Bereich lagen, und umging die dreiwöchige Durchlaufzeit des Outsourcings. Die Wasserdichtigkeit der 3D-gedruckten Silikondichtungen wurde in einem Schwimmbecken ausgiebig getestet, wodurch das Team seine Produktentwicklung verkürzen konnte.

Dorman Products blickt auf eine hundertjährige Geschichte als Hersteller von Kfz-Bauteilen für den Aftermarket zurück, sowohl für leichte Nutzfahrzeuge als auch Schwerlastfahrzeuge, und hat mithilfe von 3D-Druck seine Produktionsdauer verkürzt und die Qualität gesteigert. Das Unternehmen stützt sich dabei auf acht 3D-Drucker an zwei Standorten, um mit der ständigen Flut neuer Ausführungen und Modelle von den Erstausrüstern (OEMs) Schritt zu halten.

Das Unternehmen verfügt über eine weitläufige betriebsinterne Testanlage, in der es neue Designs validiert. Für Druckprüfungen von Komponenten muss das Team bestimmte Anschlüsse und Flächen versiegeln können. Allerdings steht nicht immer eine Geometrie mit geeigneter Passfläche zur Verfügung, um jedes Teil abzudichten. Deshalb muss das Team kreativ werden, was in den meisten Fällen bedeutet, individuelle Dichtungen und Vorrichtungen anzufertigen.

Bisher hätte das Team die Komponenten im Labor ausgemessen, Formwerkzeuge aus Metall herstellen lassen und die individuellen Dichtungen mit den Formen in einer Dornpresse ausgeschnitten. „Das war wie Kekse ausstechen. Es war ein ineffizienter Prozess in Bezug auf den Materialverbrauch und die aufgebrachte Zeit durch unser Laborpersonal“, erzählt Chris Allebach, Leiter der additiven Fertigung bei Dorman. 

Der Wechsel zum 3D-Druck erlaubte es dem Team, Durchlaufzeiten und Kosten drastisch zu reduzieren, besonders im Hinblick auf die große Anzahl neuer Komponenten. „Wir haben Hunderte von individuellen Dichtungen für unseren Drosselklappentester gedruckt, die beide Enden des Drosselklappengehäuses versiegeln, sodass wir daran Durchflussprüfungen durchführen können“, berichtet Allebach.