¿Se puede imprimir en 3D la silicona? Las mejores impresoras 3D de silicona y sus alternativas

La silicona es una goma sintética que posee varias características atractivas para la fabricación. Su estructura química es increíblemente versátil, lo que hace posible adaptar su fórmula química para ajustarla a diversas aplicaciones industriales, como sellos, juntas, tecnología ponible, productos sanitarios, pinzas robóticas, utensilios de cocina, aislamiento térmico y eléctrico, etc.

Actualmente, la mayoría de los productos de silicona se producen mediante moldeo por inyección, moldeo por compresión o fundición. Con los avances en la impresión 3D, mucha gente se pregunta "¿es posible imprimir en 3D piezas de silicona?" ¡La respuesta es que sí!

La silicona tiene una viscosidad muy elevada, por lo que es difícil imprimir en 3D con ella con precisión. No se puede calentar y extruir ni se puede curar con luz UV, como los materiales fotopoliméricos. Esto significa que por lo general, la impresión 3D de silicona no ha estado tan disponible como la de otros materiales, pero por fin hay una solución accesible que está disponible hoy en el mercado. También hay muchos procesos de impresión 3D que ofrecen materiales con propiedades similares a la de la silicona y la impresión 3D también se puede utilizar para crear moldes para el moldeo de piezas con silicona, con lo que se trasladan muchas de las ventajas de la impresión 3D a los métodos de fabricación con silicona tradicionales.

En esta guía exhaustiva, conocerás las diferentes opciones para la impresión 3D de silicona, sus alternativas y cómo la fabricación aditiva apoya los procesos tradicionales de fabricación con silicona.

Las impresoras 3D de silicona y sus soluciones alternativas se pueden dividir en tres categorías:

1. Impresión 3D directa con silicona: Impresoras 3D de silicona que son capaces de imprimir con materiales que son 100 % silicona pura.

2. Impresión 3D utilizando materiales con propiedades similares a la silicona: Los procesos comunes de impresión 3D de polímeros ofrecen varios materiales con propiedades similares a las de la silicona que pueden servir como alternativas para determinadas aplicaciones. 

3. Fundición o moldeo de silicona utilizando moldes impresos en 3D: El utillaje rápido fabricado con la impresión 3D puede servir como punto intermedio entre el prototipado y la producción en masa de piezas de silicona con métodos de fabricación tradicionales.

Aunque la mayoría de las tecnologías de impresión 3D han existido durante muchos años o incluso décadas, las impresoras 3D de silicona han seguido siendo un campo relativamente experimental durante mucho tiempo debido a la complejidad de la impresión con silicona. En los últimos años, algunas empresas han llevado las impresoras 3D de silicona al mercado, pero todas estas soluciones tenían ciertas limitaciones y costes excesivamente elevados (más de 100 000 €), lo que significa que no eran adecuadas para la mayoría de negocios y aplicaciones. 

En 2023, Formlabs lanzó la Silicone 40A Resin, el primer material de impresión 3D accesible 00 % de silicona pura. Es posible gracias a nuestra tecnología con patente en trámite Pure Silicone Technology™, que combina las propiedades sobresalientes de la silicona fundida como material y las ventajas de la impresión 3D. 

La solución se basa en lo accesible (está disponible desde 2399 €) y lo versátil (con más de 45 materiales avanzados adicionales) que es el ecosistema de impresión 3D por estereolitografía (SLA) Form 3+ para producir piezas 100 % de silicona in situ, en cuestión de horas.

Las piezas de Silicone 40A Resin, con su dureza Shore de 40A, su alargamiento de rotura del 230 % y su resistencia al desgarro de 12 KN/m, es ideal para aplicaciones que requieren una flexibilidad y durabilidad capaces de soportar repetidamente esfuerzos de estiramiento, flexión o compresión. Las piezas hechas con la Silicone 40A Resin tienen una resiliencia de rebote del 34 %, una resistencia química y térmica excelentes (-25 °C a 125 °C) y pueden tener detalles precisos (con tamaños tan pequeños como 0,3 mm) y formas complejas que son difíciles de obtener con métodos de fabricación tradicionales.

Las piezas de Silicone 40A Resin son ideales para las siguientes aplicaciones: 

• Las fases de prototipado rápido, ensayos de fase beta y validación del ciclo de desarrollo de productos de consumo, componentes automovilísticos y equipamiento industrial elásticos como conectores, anillas, accionadores, teclados y pulseras de reloj.
• Fabricación rentable de bajo volumen o fabricación personalizada de piezas de uso final en interiores, como sellos y juntas.
• Accesorios de fabricación y herramientas a medida, duraderas y de alta calidad, como moldes de fundición flexibles, sujeciones con guía, fijaciones y utillaje de enmascaramiento.
• Componentes de productos médicos, prótesis adaptadas a los pacientes y aplicaciones de audiología.
• Piezas con geometrías complejas que son difíciles de fabricar con métodos tradicionales.

El equipo de desarrollo de productos de FINIS, Inc. imprimió en 3D juntas para gafas de natación con una calidad similar a las de las piezas finales en solo ocho horas y por solo 10 euros cada una, con lo que reducía considerablemente el gasto habitual de más de 1000 € y el plazo de tres semanas asociado a la externalización de la fundición de uretano. Las juntas de silicona impresas en 3D pasaron por rigurosas evaluaciones de estanqueidad en una piscina, ayudando al equipo a acortar su programa de desarrollo de productos

Dorman Products, un fabricante centenario de piezas automovilísticas para el mercado de posventa, ha recurrido a la impresión 3D de silicona para producir juntas personalizadas con las que someter a ensayo nuevos productos. Antes, cortaban las juntas con los troqueles de metal de una prensa de husillo, pero pasarse a la impresión 3D permitió al equipo reducir drásticamente los plazos y los costes, sobre todo si se tiene en cuenta que tenían que poner a prueba cientos de nuevos componentes.

HGM Automotive Electronics es un fabricante especializado en controladores de transmisión que demostró mediante rigurosos ensayos químicos y mecánicos que las piezas impresas con la Silicone 40A Resin tienen propiedades mecánicas y una resistencia química excelentes, parecidas a las de las siliconas que utilizaban anteriormente. Tras seis semanas de ciclos térmicos en un compartimento de motor en condiciones de funcionamiento normales y otros ensayos de exposición a líquidos químicos, las piezas de Silicone 40A Resin impresas en 3D han quedado cualificadas para su uso como piezas automovilísticas de uso final.

Algunos de los principales motivos por los que los fabricantes eligen las siliconas son la elasticidad y la flexibilidad de estos materiales, que hacen posibles un amplio abanico de aplicaciones. 

Las siliconas suelen estar en un intervalo de dureza Shore de entre 10A y 80A. Los procesos comunes de impresión 3D de polímeros como el modelado por deposición fundida (FDM), la estereolitografía (SLA) y el sinterizado selectivo por láser (SLS) ofrecen varios materiales en este intervalo de dureza, con varios grados de parecido con otras propiedades importantes de la silicona, como la durabilidad, la estabilidad térmica, la resistencia UV, la seguridad alimentaria, la biocompatibilidad y las opciones de color y translucidez.

En el caso de la impresión 3D FDM, los elastómeros como el poliuretano termoplástico y el elastómero termoplástico son los materiales más flexibles que pueden ofrecer una alternativa a la silicona. Estos materiales están disponibles comercialmente con una dureza Shore de 45A a 90A, que cubre el extremo más duro del intervalo de dureza de la silicona.

Las ventajas asociadas con estas alternativas son la asequibilidad general de las impresoras 3D FDM y sus materiales. Por otro lado, los inconvenientes son una fiabilidad y una precisión dimensional menores, una resolución, calidad y resistencia de la pieza bajas y una libertad de diseño limitada, todos ellos factores que restringen su uso en el mundo real. Los materiales para FDM similares a la silicona son por lo general menos duraderos que la silicona estándar. Tampoco son seguros para la alimentación, tienen una resistencia a la temperatura menor y ofrecen opciones de color limitadas y ninguna opción real de translucidez, pero pueden ser biocompatibles y seguros para la piel.

La impresión 3D por estereolitografía es popular entre los profesionales por su gran precisión y su amplia gama de opciones de materiales. La impresión 3D SLA ofrece múltiples alternativas a la silicona que permiten a los fabricantes prototipar piezas similares a la silicona o incluso fabricar piezas de uso final con la flexibilidad, la elasticidad y la durabilidad de la silicona. Las piezas para SLA ofrecen el acabado de la superficie más liso y una mayor libertad de diseño que el FDM.

Las resinas de impresión 3D flexibles similares a la silicona también suelen ser menos duraderas que la silicona estándar, no seguras para la alimentación, no biocompatibles (pero pueden ser seguras para la piel) y con menor resistencia a la temperatura. Los materiales para SLA similares a la silicona pueden ser translúcidos y también se pueden teñir de diferentes colores.

La disponibilidad de cada material depende del modelo de impresora, pero suele estar dentro del intervalo de dureza Shore entre 30A y 90A. Algunas de las alternativas a la silicona entre los materiales de impresión 3D SLA de Formlabs son:

• La Elastic 50A Resin es un material blando que es adecuado para prototipar piezas que se fabrican normalmente con silicona. Este material de dureza Shore 50A es ideal para piezas que se doblan, se estiran, se comprimen y resisten ciclos repetidos sin desgarrarse, volviendo rápidamente a su forma original. Elige la Elastic 50A Resin para aplicaciones como la tecnología ponible (cintas), recintos y carcasas estirables, botones compresibles o modelos de anatomía de tejidos blandos en el sector sanitario.

• La Flexible 80A Resin es un material rígido de tacto blando con una dureza Shore de 80A, que simula la flexibilidad de las siliconas duras, así como la del caucho o la del poliuretano termoplástico. Al combinar blandura con resistencia, la Flexible 80A Resin puede soportar esfuerzos de flexión y compresión, incluso a lo largo de ciclos repetidos. Es ideal para aplicaciones de prototipado como mangos, asas, sobremoldes, amortiguadores, absorción de choques, sellos, juntas y máscaras. También se puede usar para reproducir la anatomía de cartílagos, tendones y ligamentos en el sector sanitario.

• Aunque supera ligeramente el intervalo de dureza de los materiales de silicona, la Rebound Resin es un material de impresión 3D elástico de dureza Shore 86A, que ofrece propiedades únicas para aplicaciones de uso final. La Rebound Resin es perfecta para imprimir en 3D piezas elásticas y resistentes, ya que ofrece cinco veces la resistencia al desgarro, tres veces la resistencia a la rotura por tracción y dos veces la capacidad de alargamiento que otros elastómeros para la producción disponibles en el mercado. La gran capacidad de alargamiento de la Rebound Resin la hace perfecta para fabricar piezas táctiles y elásticas, como mangos o empuñaduras. Es lo suficientemente resistente como para soportar estados constantes de compresión o tensión, por lo que es ideal para fabricar juntas y anillos complejos y duraderos.

La impresión 3D por sinterizado selectivo por láser (SLS) es la tecnología de fabricación aditiva más común para aplicaciones industriales. Ofrece una gran precisión, un alto rendimiento y una libertad de diseño casi ilimitada, ya que el polvo sin fundir sirve como soporte para la pieza durante la impresión y elimina la necesidad de agregar expresamente estructuras de soporte.

Los materiales para SLS con propiedades similares a la silicona incluyen el poliuretano termoplástico, el elastómero termoplástico y la poliamida termoplástica, que ofrecen durezas Shore entre 45A y 90A. La disponibilidad exacta depende del modelo de la impresora.

Para las impresoras 3D SLS de la serie Fuse, el TPU 90A Powder es un elastómero tenaz con el que producir productos resilientes con una libertad de diseño y facilidad incomparables. Al equilibrar un gran alargamiento de rotura y una excelente resistencia al desgarro, el TPU 90A Powder permite producir prototipos flexibles seguros para la piel y piezas de uso final que soporten los rigores de un uso diario, todo ello con un bajo coste por pieza. El TPU 90A Powder es ideal para el prototipado y para la producción de piezas de uso final destinadas a dispositivos de tecnología ponible, elementos de tacto blando, acolchado, amortiguadores, pinzas, juntas, sellos, suelas, férulas, órtesis, prótesis y más.

Las piezas producidas con materiales para SLS similares a la silicona son precisas, duraderas y resistentes a la abrasión y el desgaste, además de tener la mayor resistencia a la temperatura de los tres procesos de impresión 3D de plástico. Pueden ser biocompatibles, seguros para la piel y también seguros para la alimentación después del posacabado. La desventaja es que la impresión SLS ofrece opciones limitadas de color y ninguna de translucidez, y los diseños con paredes delgadas pueden deformarse mientras se enfrían.

Para quien desee producir piezas de silicona pura con propiedades únicas (diferentes durezas, colores, etc.), la impresión 3D también puede ayudar a encontrar un punto medio entre el prototipado y la producción en masa de piezas de silicona con métodos de fabricación tradicionales.

El moldeo por inyección, el termoformado, el moldeo por compresión y la fundición de silicona utilizan moldes para crear el producto final de silicona. Sin embargo, crear el utillaje necesario conlleva un elevado coste inicial o meses de espera hasta que lleguen de los proveedores de servicios, lo que ralentiza considerablemente el desarrollo de productos y alarga el tiempo que hace falta para llevar un producto al mercado.

Incorporar en el proceso de desarrollo de productos de utillaje rápido creado in situ permite a las empresas validar su diseño y los materiales que eligen antes de pasar a la producción en serie y proporciona medios asequibles para producir series personalizadas o limitadas de piezas de uso final.

El equipo de Tecnología y Proyectos Avanzados (ATAP) de Google usó piezas de sustitución impresas en 3D en vez de subconjuntos electrónicos sobremoldeados para el ajuste inicial de las herramientas en la fábrica. Pudieron reducir sus costes en más de 100 000 € y acortar su ciclo de ensayo desde tres semanas a solo tres días usando una combinación de impresión 3D y moldeo por inserción. El equipo de Google ATAP descubrió que al imprimir en 3D piezas de ensayo, podían ahorrar tiempo y dinero respecto a usar piezas electrónicas que provenían de un proveedor.

Dame Products, una empresa emergente de Brooklyn, diseña productos para el sector de la salud y el bienestar. Utiliza moldeo por inserción de silicona para encapsular el hardware interno de los prototipos beta destinados a los clientes. La línea de productos de Dame Products incluye geometrías complejas ergonómicas cubiertas por completo por una capa de silicona de colores llamativos que no daña la piel.

El moldeo por inserción de silicona también es ideal para fabricar volúmenes bajos de piezas de uso final. El fabricante de prótesis avanzadas Psyonic utiliza el proceso para crear dedos para prótesis de manos que tengan un núcleo impreso en 3D duro de sobremolde con silicona, mientras que el fabricante de robótica RightHand Robotics usa el mismo proceso para crear pinzas para robots.

El utillaje rápido impreso en 3D para el moldeo por compresión se puede aprovechar para la producción de piezas de termoplásticos, silicona, goma y materiales compuestos. Los desarrolladores de productos de OXO, una empresa que fabrica electrodomésticos, utilizan la impresión 3D para crear prototipos de componentes de goma como juntas, mediante el moldeo por compresión de silicona en dos piezas con moldes impresos en 3D.

La fundición también es un método popular para producir piezas de silicona y plástico para productos sanitarios, productos audiológicos, aplicaciones aptas para la alimentación y más.

La empresa de productos sanitarios Cosm fabrica pesarios a medida de pacientes con trastornos del suelo pélvico. Sus empleados imprimen moldes en una impresora 3D SLA e inyectan silicona médica biocompatible en su interior para crear la pieza. El utillaje rápido con la impresión 3D les permite crear piezas impresas sin los costes elevados del utillaje tradicional.

Fabricar moldes auriculares personalizados con la impresión 3D también ha revolucionado el sector de la audiología en aplicaciones como audífonos, protecciones contra el ruido y auriculares hechos a medida. La fabricación digital otorga un mayor control y precisión en comparación con la producción tradicional de moldes, lo que reduce notablemente el número de errores y repeticiones.

La fundición de silicona también se utiliza en el sector del entretenimiento. Jaco Snyman, fundador de la galardonada empresa de fabricación de piezas de atrezo y efectos de maquillaje con prótesis reales Dreamsmith Studio utilizó varias de estas técnicas para la serie de ciencia ficción Raised by Wolves. Aprovechando el gran volumen de impresión de la impresora 3D SLA de gran formato de resina Form 3L, Snyman creó una réplica de silicona hiperrealista del cuerpo de una actriz, máscaras de silicona para actores, muñecos de tamaño humano y más.

Por otro lado, los materiales de silicona también se pueden usar para crear moldes con los que moldear diversos materiales. Lee nuestra guía para aprender a fabricar moldes de silicona.

Por fin es fácil acceder a la impresión 3D directa de silicona y hay muchas otras formas de aprovechar las ventajas de la impresión 3D para producir piezas de silicona o similares a la silicona.

Solicita una pieza de muestra gratuita impresa con la Silicone 40A Resin o con los materiales para SLA flexibles y elásticos de Formlabs. También puedes hablar hoy con un experto en impresión 3D para encontrar la solución adecuada para tu aplicación.

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