A tecnologia P3™ DLP da Stratasys com o P3 Silicone 25A (desenvolvido com a Shin-Etsu) permite impressão 3D verdadeira em silicone sem moldes, igualando as propriedades térmicas, químicas e mecânicas do silicone convencional. Superando desafios de viscosidade, cura e deformação, ela entrega peças duráveis e repetíveis para aplicações automotivas, aeroespaciais, industriais e de consumo. Testes de envelhecimento acelerado mostram estabilidade superior em relação a alternativas, tornando-o um avanço para vedações, juntas, vestíveis e ferramentas personalizadas.
Quando você projeta uma peça que precisa vedar, dobrar, flexionar e segurar em um ambiente hostil, o silicone costuma ser o material escolhido. Mas fabricar uma peça de silicone personalizada normalmente significa longos prazos de entrega, ferramentas caras e flexibilidade limitada durante o desenvolvimento. Quando você está com prazos apertados, isso pode se tornar um grande gargalo.
A impressão 3D com silicone pode oferecer uma alternativa útil: a capacidade de produzir peças de silicone funcionais e de alto desempenho, sem moldes – e com a liberdade de testar, ajustar e produzir sob demanda.
Este blog explica como ele funciona, o que o torna desafiador e onde está causando o maior impacto em aplicações automotivas, industriais e outras.
Silicone é um tipo de elastômero conhecido por sua combinação única de características, incluindo:
Ao contrário de muitos termoplásticos ou borrachas, o silicone pode esticar e comprimir sem deformação permanente, mesmo após exposição prolongada a temperaturas extremas ou produtos químicos agressivos.
Essas qualidades fazem dele um material de referência para vedações, juntas, carcaças, amortecedores e componentes de proteção em aplicações automotivas e industriais. Para muitos engenheiros, a capacidade de usar silicone verdadeiro (em vez de substitutos "semelhantes ao silicone") é fundamental quando as peças precisam suportar calor, compressão ou exposição química ao longo do tempo.
No entanto, embora a moldagem de silicone seja bem estabelecida, a impressão 3D historicamente tem sido um desafio.
A baixa viscosidade e a natureza não termoplástica do silicone o tornam fundamentalmente incompatível com a maioria das tecnologias de manufatura aditiva.
Mesmo quando químicas imprimíveis são desenvolvidas, silicones de baixa viscosidade apresentam um desafio de controle de processo: eles tendem a fluir ou se espalhar de forma imprevisível antes de curarem, dificultando a manutenção da precisão dimensional, a definição limpa das camadas e a entrega de um acabamento superficial liso. E como o silicone é macio e flexível mesmo em sua forma final, as peças impressas são propensas à deformação tanto na impressão quanto na pós-processamento – especialmente se não forem cuidadosamente suportadas ou curadas nas condições certas.
A abordagem da Stratasy para impressão 3D com silicone combina materiais avançados com uma plataforma capaz de produção precisa e consistente de peças: Origin® P3™ DLP (Digital Light Processing).
O verdadeiro avanço está na formulação dos materiais. Desenvolvido exclusivamente pela Shin-Etsu, líder global em química de silicone, o P3™ Silicone 25A é um silicone verdadeiro – não um imitador. Sua espinha dorsal de silício-oxigênio lhe confere as mesmas características químicas e mecânicas que engenheiros esperam do silicone moldado: flexibilidade, durabilidade, resistência química e estabilidade térmica a longo prazo.
Imprimir esse tipo de material, no entanto, ainda exige um alto nível de controle de processo – especialmente para capturar detalhes finos e garantir a qualidade da superfície. O que levanta a questão:
Silicone é um material único com várias propriedades que simplesmente não podem ser encontradas juntas em outros substances. 3D a impressão como processo também oferece vários benefícios em relação à fabricação tradicional. Vamos primeiro analisar os benefícios do material de silicone.
Flexibilidade e Elasticidade
A estrutura molecular do silicone lhe confere flexibilidade excepcional e recuperação elástica. Ele pode dobrar, esticar, comprimir e rebotar sem rachar ou perder a forma, tornando-o ideal para aplicações onde é necessário movimento dinâmico. Sua capacidade de manter a forma e o desempenho após ciclos repetidos o diferencia dos elastoméros termoplásticos.
Estabilidade Térmica
O silicone funciona de forma confiável em uma ampla faixa de temperatura, com estabilidade mecânica e química excepcional. Permanece flexível em baixas temperaturas sem se tornar excessivamente macio em altas temperaturas, tornando-o ideal para vedações. Essa resiliência térmica é particularmente valiosa em ambientes automotivos, aeroespaciais e industriais, onde as peças frequentemente são expostas a ciclos térmicos ou estresse térmico constante.
Resistência Química e Ambiental
O silicone se destaca de muitos borrachas e plásticos graças à sua excelente resistência a:
Isso o torna ideal para aplicações externas, ambientes de processamento rigorosos e situações envolvendo contato com fluidos. Usos comuns incluem vedações, juntas, anéis de vedação e tampas protetoras: qualquer lugar onde a durabilidade contra produtos químicos, óleos ou intemperieis seja essencial.
Durabilidade e Resistência Mecânica
Apesar de sua maciez, o silicone é conhecido por sua alta resistência a rasgos, estabilidade dimensional e tolerância à fadiga sob cargas estáticas e dinâmicas. Ele não fica quebradiço com o tempo e resiste bem à compressão ou flexão repetida, mesmo em seções transversais finas. Isso o torna uma escolha robusta em uma ampla variedade de aplicações.
Biocompatibilidade
O silicone pode ser formulado para atender a padrões de biocompatibilidade, como citotoxicidade. Isso faz do silicone um material confiável em aplicações que envolvem contato com a pele, como wearables de consumo e dispositivos médicos.
Quando se trata de produzir componentes de silicone, a manufatura aditiva apresenta vários benefícios em relação a outros métodos. Sua velocidade, eficiência e flexibilidade de projeto, em particular, tornam a AM útil para ferramentas e produção de silicone de baixo volume.
Não é necessário ferramentamento
Peças de silicone normalmente exigem insertos de molde por injeção ou ferramentas de compressão, que são tanto demoradas quanto caras para produzir, especialmente para volumes baixos, customização ou testes. Com a impressão 3D, as peças podem ser produzidas diretamente a partir de um modelo CAD, eliminando a necessidade de ferramentas rígidas. O que isso significa para você:
Liberdade de Design
A moldagem de silicone tem limitações inerentes: recorte inferior, paredes finas e canais internos frequentemente exigem projetos complexos de moldes, linhas de separação ou impressão fabrication. 3D em múltiplas etapas remove muitas dessas restrições, permitindo que os engenheiros:
Isso abre novas possibilidades para projetar componentes de elastomero otimizados para desempenho, não para fabricabilidade.
Produção em Baixo Volume
Para empresas que produzem centenas ou milhares de peças, a fabricação tradicional de silicone frequentemente não consegue encontrar um bom equilíbrio entre custo, velocidade e flexibilidade. A impressão 3D com silicone oferece uma alternativa prática, quando os volumes de produção são baixos demais para justificar a moldagem por injeção.
Isso torna a impressão 3D ideal para produção em pontes, programas-piloto e testes de mercado: dando às equipes a liberdade de passar do protótipo ao produto sem gargalos tradicionais na fabricação.
Personalização e Personalização
Uma das vantagens mais poderosas da impressão 3D em silicone é a capacidade de criar peças personalizadas para necessidades individuais. Como a produção não depende de moldes ou ferramentas rígidas, cada impressão pode ser única sem custo adicional ou atraso. Essa capacidade é especialmente valiosa em áreas onde conforto, ajuste ou necessidades específicas de cada paciente importam:
Ao remover as limitações das ferramentas, a impressão 3D com silicone possibilita uma verdadeira personalização em massa. Ele pode apoiar um único paciente, um mercado de testes ou uma linha de produtos que prospera com o ajuste e a sensação individuais.
Eficiência e Sustentabilidade dos Materiais
A manufatura aditiva é inerentemente menos desperdício do que métodos tradicionais como usinagem ou moldagem. Silicone é impresso apenas onde necessário, com excesso mínimo. Benefícios adicionais incluem:
Para organizações focadas em operações enxutas ou objetivos de sustentabilidade, a impressão 3D oferece uma forma mais limpa e responsiva de produzir peças de silicone.
Componentes automotivos frequentemente enfrentam ambientes rigorosos e de alta temperatura, como compartimentos de motor e conjuntos de carrossaria. A resistência natural à temperatura do silicone o torna bem adequado para essas demandas, onde a estabilidade térmica é inegociável.
Principais aplicações incluem:
Além do desempenho térmico, a manufatura aditiva permite que você imprima apenas o que é necessário, sem a necessidade de armazenar peças sobressalentes ou moldes grandes e caros. Isso é especialmente valioso para peças aftermarket ou manufatura responsiva com volumes de produção variáveis.
Com peças de silicone impressas em 3D agora oferecendo verdadeiras capacidades de FR, engenheiros automotivos ganham novas opções de materiais que atendem tanto às necessidades de design quanto de desempenho regulatório.
Nas indústrias aeroespacial, ferroviária e de transporte, os materiais devem atender rigorosos requisitos de chama, fumaça e toxicidade (FST), mantendo o desempenho mecânico em ambientes exigentes. A resistência natural ao calor e a estabilidade química do silicone, combinadas com as novas formulações de retardantes de chama (FR), tornam-no uma excelente opção para esses setores.
Aplicações típicas incluem:
Ao aproveitar a manufatura aditiva, operadores aeroespaciais e ferroviários podem produzir componentes certificados sob demanda, reduzir o estoque de peças de reposição lentas e adaptar projetos para configurações específicas de frotas, tudo isso atendendo aos padrões regulatórios de FST.
Nos setores de manufatura, energia e equipamentos pesados, como petróleo e gás, peças de elastomer são frequentemente colocadas em ambientes quimicamente agressivos ou fisicamente exigentes. Silicone é um candidato ideal para:
A resistência do silicone a UV, ozônio, solventes e oscilações térmicas lhe proporciona uma vida útil mais longa do que muitos materiais alternativos. E com a impressão 3D, agora é possível:
Comparado à fundição ou moldagem tradicional de silicone, a manufatura aditiva oferece um caminho mais rápido e econômico para peças de elastomo funcionais e prontas para o campo.
No espaço do consumidor – desde cuidados pessoais até tecnologia vestível – os fabricantes valorizam o silicone pelo toque macio, segurança da pele e flexibilidade visual. Quando impresso em 3D, torna-se uma ferramenta poderosa para:
O silicone de manufatura aditiva permite uma adaptação mais rápida de formatos, tamanhos ou características estéticas, sem qualquer investimento em ferramentas. E quando o silicone é formulado para biocompatibilidade, abre a porta para designs com contato com a pele ou conforto.
Para engenheiros de manufatura e equipes de produção, silicone impresso em 3D oferece uma rara combinação de criatividade, conforto e desempenho.
Silicone não é um material fácil de imprimir – isso faz parte do que torna o P3 Silicone 25A um avanço tão valioso. Sua suavidade, comportamento de fluxo e requisitos de cura apresentam desafios únicos que historicamente tornaram o silicone verdadeiro, e até muitos elastomeros, incompatíveis com a manufatura aditiva.
Veja o que torna o silicone difícil de trabalhar e como o Stratasys resolve cada desafio:
Silicones macios frequentemente têm baixa viscosidade, o que significa que podem fluir ou se espalhar de forma imprevisível após o depósito. Isso dificulta o controle da colocação dos materiais, especialmente em paredes finas ou elementos detalhados. Se não for manuseado corretamente, o resultado é baixa precisão dimensional e perda de definição.
Solução da Stratasys:
O processo de impressão DLP P3 utiliza controle preciso da luz e atuação mecânica para gerenciar o fluxo e o tempo de cura, garantindo construções estáveis camada após camada.
A própria formulação de silicone foi desenvolvida em parceria com a Shin-Etsu, líder global em química do silicone fundada em 1926. Com quase um século de experiência, a Shin-Etsu projetou o P3 Silicone 25A para equilibrar fluidez e estabilidade. Isso permite uma impressão limpa, sem afundamento prematuro ou espalhamento.
Materiais macios podem se deformar durante a impressão, o que impacta tanto a tolerância quanto o acabamento. A má qualidade da superfície não é só estética. Isso pode afetar a vedação, o atrito e o desempenho geral das peças.
Solução da Stratasys:
O silicone requer cura cuidadosa para alcançar suas propriedades mecânicas finais. Cura inconsistente ou incompleta pode causar pontos fracos ou redução da durabilidade. Ao mesmo tempo, o silicone pode ser "supercurado". Se curar por muito tempo, pode elevar o valor Shore, endurecendo a borracha além do nível desejado de maciez.
Solução da Stratasys:
Ao abordar o material e o processo, a Stratasys traz a impressão 3D em silicone confiável ao alcance de engenheiros que antes não tinham alternativa às peças moldadas. Seja prototipando ou produzindo componentes funcionais de elastomero, a combinação de integridade do material e precisão de impressão faz uma diferença mensurável.
No cerne da solução de impressão 3D com silicone da Stratasy está o P3 DLP (digital light processing) – um processo de fotopolimerização rigorosamente controlado que oferece alto detalhe, excelente qualidade de superfície e precisão repetível das peças. Ao contrário das plataformas DLP abertas, a tecnologia P3 incorpora controle de luz e mecânico em circuito fechado, permitindo qualidade consistente das peças mesmo ao trabalhar com materiais mais desafiadores, como elastomeros.
Esse processo produz peças e acabamentos superficiais precisos que se assemelham muito a peças moldadas por injeção. Sua confiabilidade e precisão o tornam ideal para auxílios de produção e produção em baixo e médio volume, onde a moldagem tradicional seria muito cara ou lenta.
No entanto, o processo de impressão por si só não é suficiente para garantir silicone de alta qualidade. O que realmente diferencia Stratasys é o material.
O P3 Silicone 25A, desenvolvido em colaboração com a Shin-Etsu, é um silicone verdadeiro, não um elastomômero "semelhante ao silicone". Sua espinha dorsal de silício-oxigênio lhe confere as propriedades térmicas, mecânicas e químicas que os engenheiros esperam da borracha de silicone convencional. Isso inclui:
Ao escolher um material de silicone para impressão 3D, certifique-se de que o material (e seu componente) manterá seu comportamento de silicone ao longo do tempo. Verifique os dados de desempenho, com ênfase nos testes de envelhecimento. Ao contrário dos elastomeros termoplásticos ou termofixos, os silicones são projetados para manter suas propriedades a longo prazo, mesmo após muitas horas de exposição a altas temperaturas. A oferta da Stratasy oferece o desempenho esperado de longo prazo, especialmente para aplicações exigentes nos setores automotivo, industrial e de bens de consumo.
| P3™ Silicone 25A | Silicone Alternativo Comercial | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Inicial | Após o Envelhecimento | Mudança | Inicial | Após o Envelhecimento | Mudança | |
| Dureza (Tipo A) | 19 | 34 | +172% | 32 | 75 | +234% |
| Resistência à tração (MPa) | 5.2 | 4.4 | -15% | 4.1 | 2.1 | -49% |
| Alongamento na quebra (%) | 489 | 220 | -55% | 196 | 12 | -84% |
Muitas peças de silicone são naturalmente de baixo volume. Vedações personalizadas, pegadas para ferramentas e juntas específicas para produtos, por exemplo, costumam ser muito caras para moldar, especialmente no início do desenvolvimento ou para produção de curta duração.
O Stratasys permite que os fabricantes:
Isso torna a plataforma ideal para implantação funcional em aplicações onde silicone é necessário e a variação das peças é alta.
O P3™ Silicone 25A oferece todo o conjunto de propriedades que os engenheiros esperam do silicone verdadeiro – desempenho mecânico, ampla faixa de temperaturas, conformidade regulamentar e qualidade de moldagem por injeção. Com ele, você pode produzir peças que igualam a flexibilidade, resistência térmica e química, durabilidade e conformidade de suas versões moldadas – sem os prazos de entrega, custos de ferramentas ou restrições de projeto da fabricação tradicional.
Isso significa que você pode criar peças ou componentes de silicone em volumes baixos ou lotes personalizados, sabendo que cada um funcionará e se comportará exatamente como sua alternativa moldada por injeção. Desde vedações e juntas até wearables ergonômicos, você pode alcançar ajuste preciso, qualidade consistente e desempenho confiável a longo prazo – tudo isso aproveitando a velocidade, agilidade e liberdade de design da manufatura aditiva.
Além disso, o material traz a conformidade regulatória necessária em diversos setores, desde FST/FR até biocompatibilidade. E graças aos avanços tanto nos materiais quanto no controle de processos de impressão, a tecnologia agora está madura o suficiente para produção no mundo real.
Seja produzindo pequenos lotes, personalizando uma peça de baixo volume ou buscando uma geometria única que a moldagem não consegue acomodar, a impressão 3D com silicone oferece uma forma mais ágil e econômica de chegar lá.
