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3D-Druck mit Silikon: Kann man echtes Silikon drucken?


michal shapira diga

Michal Shapira Diga

P3 (DLP) Origin Product Director

Die P3™ DLP-Technologie von Stratasys mit P3 Silicone 25A (entwickelt in Zusammenarbeit mit Shin-Etsu) ermöglicht echten Silikon-3D-Druck ohne Formen und entspricht den thermischen, chemischen und mechanischen Eigenschaften von herkömmlichem Silikon. Durch die Überwindung von Herausforderungen hinsichtlich Viskosität, Aushärtung und Verformung liefert sie langlebige, wiederholbare Teile für Anwendungen in der Automobil-, Luft- und Raumfahrt, Industrie und im Konsumbereich. Beschleunigte Alterungstests zeigen eine überlegene Stabilität gegenüber Alternativen, was sie zu einem Durchbruch für Dichtungen, Verschleißteile und kundenspezifische Werkzeuge macht.

Wenn Sie ein Teil entwerfen, das abdichten, sich biegen und sich verbiegen sowie in einer rauen Umgebung halten muss, ist Silikon oft das Material der Wahl. Die Herstellung eines kundenspezifischen Silikonteils ist jedoch in der Regel mit langen Vorlaufzeiten, teuren Werkzeugen und eingeschränkter Flexibilität während der Entwicklung verbunden. Wenn Sie mit engen Terminen arbeiten, kann dies zu einem erheblichen Engpass werden.
 
Der 3D-Druck mit Silikon kann eine nützliche Alternative bieten: die Möglichkeit, funktionale, leistungsfähige Silikonteile ohne Formen herzustellen – und dabei die Freiheit zu haben, sie zu testen, anzupassen und nach Bedarf zu produzieren.
 
In diesem Blogbeitrag wird erläutert, wie das funktioniert, was die Herausforderungen sind und wo es die größten Auswirkungen in der Automobilindustrie, der Industrie und anderen Anwendungsbereichen hat.
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Was ist Silikon und wie kann es in 3D gedruckt werden? 

Materialeigenschaften von Silikon

Silikon ist eine Art von Elastomer, das für seine einzigartige Kombination von Eigenschaften bekannt ist, darunter: 

  • Flexibilität 
  • Thermische Stabilität
  • Chemische Beständigkeit 
Im Gegensatz zu vielen Thermoplasten oder Kautschuken kann Silikon gedehnt und komprimiert werden, ohne sich dauerhaft zu verformen, selbst nach längerer Einwirkung extremer Temperaturen oder aggressiver Chemikalien.
 
Diese Eigenschaften machen es zu einem bevorzugten Material für Dichtungen, Gehäuse, Dämpfer und Schutzkomponenten in Automobil- und Industrieanwendungen. Für viele Ingenieure ist die Möglichkeit, echtes Silikon (anstelle von „silikonähnlichen” Ersatzstoffen) zu verwenden, von entscheidender Bedeutung, wenn Teile über einen längeren Zeitraum Hitze, Druck oder Chemikalien ausgesetzt sind.
Während das Formen von Silikon jedoch gut etabliert ist, stellte der 3D-Druck bisher eine Herausforderung dar.
 

Herausforderungen beim 3D-Druck mit Silikon

Aufgrund seiner geringen Viskosität und seiner nicht-thermoplastischen Eigenschaften ist Silikon grundsätzlich nicht mit den meisten additiven Fertigungstechnologien kompatibel.
 
FDM-Systeme beispielsweise basieren auf dem Schmelzen und Extrudieren von Thermoplasten, die beim Abkühlen erstarren: ein Verfahren, das bei Silikon nicht funktioniert, da es nicht auf die gleiche Weise schmilzt.
SLA und andere Techniken der Photopolymerisation in einem Behälter erfordern UV-härtbare Harze, die unter Lichteinwirkung schnell aushärten können. Silikon härtet jedoch ohne chemische Modifikation nicht auf diese Weise aus, was oft seine Kerneigenschaften beeinträchtigt.
 
Selbst wenn druckbare Chemikalien entwickelt werden, stellen Silikone mit niedriger Viskosität eine Herausforderung für die Prozesssteuerung dar: Sie neigen dazu, vor dem Aushärten unvorhersehbar zu fließen oder sich zu verteilen, was es schwierig macht, die Maßgenauigkeit aufrechtzuerhalten, eine saubere Schichtdefinition zu erzielen und eine glatte Oberflächenbeschaffenheit zu erzielen. Und da Silikon auch in seiner endgültigen Form weich und flexibel ist, neigen gedruckte Teile sowohl während des Druckvorgangs als auch in der Nachbearbeitung zu Verformungen – insbesondere, wenn sie nicht sorgfältig abgestützt oder unter den richtigen Bedingungen ausgehärtet werden.

 

Silikon-3D-Druck mit P3™ DLP

Der Ansatz von Stratasys für den 3D-Druck mit Silikon kombiniert fortschrittliche Materialien mit einer Plattform, die eine präzise und konsistente Teilefertigung ermöglicht: Origin® P3™ DLP (Digital Light Processing).
 
Der eigentliche Durchbruch liegt in der Materialformulierung. P3™ Silicone 25A wurde exklusiv von Shin-Etsu, einem weltweit führenden Unternehmen im Bereich der Silikonchemie, entwickelt und ist ein echtes Silikon – keine Imitation. Sein Silizium-Sauerstoff-Grundgerüst verleiht ihm die gleichen chemischen und mechanischen Eigenschaften, die Ingenieure von geformtem Silikon erwarten: Flexibilität, Haltbarkeit, chemische Beständigkeit und langfristige thermische Stabilität.
 
Das Drucken dieser Art von Material erfordert jedoch nach wie vor ein hohes Maß an Prozesskontrolle – insbesondere, um feine Details zu erfassen und die Oberflächenqualität sicherzustellen. Das wirft die Frage auf:

Warum 3D-Druck mit Silikon?

Silikon ist ein einzigartiges Material mit mehreren Eigenschaften, die in anderen Substanzen einfach nicht zusammen zu finden sind. Der 3D-Druck als Verfahren bietet gegenüber der traditionellen Fertigung ebenfalls mehrere Vorteile. Betrachten wir zunächst die Vorteile des Materials Silikon.
 

Vorteile des Materials Silikon

Flexibilität und Elastizität
 
Die Molekülstruktur von Silikon verleiht ihm außergewöhnliche Flexibilität und elastische Rückstellkraft. Es kann gebogen, gedehnt, komprimiert und zurückgedrückt werden, ohne zu reißen oder seine Form zu verlieren, wodurch es sich ideal für Anwendungen eignet, bei denen dynamische Bewegungen erforderlich sind. Seine Fähigkeit, nach wiederholten Zyklen seine Form und Leistungsfähigkeit beizubehalten, unterscheidet es von thermoplastischen Elastomeren.
 
Thermische Stabilität

Silikon bietet zuverlässige Leistung über einen breiten Temperaturbereich und verfügt über außergewöhnliche mechanische und chemische Stabilität. Es bleibt bei niedrigen Temperaturen flexibel, ohne bei hohen Temperaturen übermäßig weich zu werden, wodurch es sich gut für Dichtungen eignet. Diese thermische Belastbarkeit ist besonders wertvoll in der Automobil-, Luft- und Raumfahrt sowie in industriellen Umgebungen, in denen Teile häufig thermischen Wechselbeanspruchungen oder konstanter Wärmebelastung ausgesetzt sind. 

 
Chemische und umwelttechnische Beständigkeit
 
Silikon hebt sich von vielen Gummi- und Kunststoffarten durch seine hervorragende Beständigkeit gegenüber folgenden Stoffen ab:
 
  • Chemikalien und Lösungsmittel
  • Öle
  • UV-Strahlung
  • Feuchtigkeit und Eindringen von Nässe

Dadurch eignet es sich ideal für Außenanwendungen, raue Verarbeitungsumgebungen und Situationen, in denen es mit Flüssigkeiten in Kontakt kommt. Zu den gängigen Anwendungen gehören Dichtungen, O-Ringe und Schutzabdeckungen: überall dort, wo Beständigkeit gegen Chemikalien, Öle oder Witterungseinflüsse unerlässlich ist.

Haltbarkeit und mechanische Festigkeit
 
Trotz seiner Weichheit ist Silikon für seine hohe Reißfestigkeit, Dimensionsstabilität und Ermüdungstoleranz unter statischen und dynamischen Belastungen bekannt. Es wird mit der Zeit nicht spröde und hält auch bei dünnen Querschnitten Druck oder wiederholter Biegung gut stand. Dies macht es zu einer robusten Wahl für eine Vielzahl von Anwendungen.
 
Biokompatibilität
 
Silikon kann so formuliert werden, dass es Biokompatibilitätsstandards wie Zytotoxizität erfüllt. Dies macht Silikon zu einem bewährten Material für Anwendungen, bei denen es zu Hautkontakt kommt, wie z. B. bei Wearables für Verbraucher und medizinischen Geräten.
 
Stratasys P3 DLP Silikon 3D-gedrucktes Uhrenarmband
 
Vorteile des 3D-Drucks von Silikon
Bei der Herstellung von Silikonkomponenten bietet die additive Fertigung gegenüber anderen Verfahren mehrere Vorteile. Insbesondere ihre Geschwindigkeit, Effizienz und Designflexibilität machen AM für die Werkzeugherstellung und die Produktion kleiner Stückzahlen von Silikonprodukten nützlich.
 
Keine Werkzeuge erforderlich
 
Silikonteile erfordern in der Regel Spritzgusseinsätze oder Formpresswerkzeuge, deren Herstellung sowohl zeitaufwändig als auch kostspielig ist, insbesondere bei kleinen Stückzahlen, Sonderanfertigungen oder Testläufen. Mit dem 3D-Druck können Teile direkt aus einem CAD-Modell hergestellt werden, sodass keine Werkzeuge erforderlich sind. Was bedeutet das für Sie?
 
Kürzere Vorlaufzeiten – Tage statt Wochen
Geringere Vorlaufkosten – keine Investitionen in Stahlwerkzeuge
Geringere Einstiegshürden für die Kleinserienfertigung und kundenspezifische Lösungen
Gestaltungsfreiheit
 
Das Silikonformen unterliegt gewissen Einschränkungen: Hinterschneidungen, dünne Wände und interne Kanäle erfordern oft komplexe Formkonstruktionen, Trennlinien oder mehrstufige Fertigungsverfahren. Der 3D-Druck beseitigt viele dieser Einschränkungen und ermöglicht Ingenieuren Folgendes:
 
Freiformgeometrien und organische Formen zu erstellen
Funktionale Merkmale wie interne Gitter, Flüssigkeitskanäle oder Scharniere zu integrieren
Die Anzahl der Komponenten zu reduzieren, indem Teile zu einem Druck kombiniert werden
Dies eröffnet neue Möglichkeiten für die Konstruktion von Elastomerkomponenten, die auf Leistung und nicht auf Herstellbarkeit optimiert sind.
 
Kleinserienfertigung
 
Für Unternehmen, die Hunderte oder Tausende von Teilen produzieren, bietet die traditionelle Silikonfertigung oft keine gute Balance zwischen Kosten, Geschwindigkeit und Flexibilität. Der 3D-Druck mit Silikon bietet eine praktische Alternative, wenn die Produktionsmengen zu gering sind, um Spritzguss zu rechtfertigen.
 
Kostengünstig in kleinen Stückzahlen – Vermeiden Sie die hohen Kosten pro Teil, die bei der Herstellung von Werkzeugen oder Formen für Kleinserien anfallen
Kundenspezifische Anpassung in kleinen Stückzahlen – Produzieren Sie mehrere Designvarianten oder kundenspezifische Geometrien in einem einzigen Druckdurchgang.
Dies macht den 3D-Druck ideal für die Brückenproduktion, Pilotprogramme und Markttests: Teams haben die Freiheit, ohne die üblichen Engpässe in der traditionellen Fertigung vom Prototyp zum Produkt überzugehen.
 
Anpassung und Personalisierung
 
Einer der größten Vorteile des 3D-Drucks mit Silikon ist die Möglichkeit, individuell auf die jeweiligen Bedürfnisse zugeschnittene Teile herzustellen. Da die Produktion nicht von Formen oder Hartwerkzeugen abhängt, kann jeder Druck ohne zusätzliche Kosten oder Verzögerungen einzigartig sein. Diese Fähigkeit ist besonders wertvoll in Bereichen, in denen Komfort, Passform oder patientenspezifische Anforderungen eine Rolle spielen:
 
Wearables: Designer können Riemen, Griffe und Gehäuse herstellen, die sich an die Konturen des Handgelenks oder der Hand des Benutzers anpassen und so sowohl den Komfort als auch die Leistung verbessern.
 
Medizinische Geräte: Patientenspezifische Dichtungen, Soft-Touch-Komponenten und biokompatible Schnittstellen können nach Bedarf hergestellt werden, was zu besseren Ergebnissen und einer schnelleren Anpassung an klinische Anforderungen führt.
Konsumgüter: Marken können personalisierte Ergonomie, Ästhetik oder funktionale Merkmale in großem Maßstab liefern und so eine Differenzierung ohne die üblichen Fertigungskosten bieten.
 
Durch die Beseitigung der Einschränkungen durch Werkzeuge ermöglicht der 3D-Druck mit Silikon eine echte Massenanpassung. Er kann einen einzelnen Patienten, einen Testmarkt oder eine Produktlinie unterstützen, die von individueller Passform und Haptik lebt.
 
Materialeffizienz und Nachhaltigkeit
 
Die additive Fertigung ist von Natur aus weniger verschwenderisch als herkömmliche Verfahren wie die Bearbeitung oder das Formen. Silikon wird nur dort gedruckt, wo es benötigt wird, mit minimalem Überschuss. Weitere Vorteile sind:
 
Weniger Ausschuss und Überproduktion
Geringerer Energieverbrauch (insbesondere wenn keine beheizten Werkzeuge oder großen Pressen erforderlich sind)
Ein agilerer, bedarfsorientierter Arbeitsablauf, der geringe Lagerbestände und eine lokalisierte Produktion unterstützt
Für Unternehmen, die sich auf schlanke Abläufe oder Nachhaltigkeitsziele konzentrieren, bietet der 3D-Druck eine sauberere und reaktionsschnellere Möglichkeit zur Herstellung von Silikonteilen.
Stratasys P3 DLP Silicone 3D printed watch band

Vorteile des 3D-Drucks von Silikon 

Wenn es um die Herstellung von Silikonbauteilen geht, bietet die additive Fertigung gegenüber anderen Verfahren mehrere Vorteile. Insbesondere seine Geschwindigkeit, Effizienz und Designflexibilität machen AM nützlich für die Werkzeug- und Kleinserienproduktion von Silikon. 

Keine Werkzeuge erforderlich 

Silikonteile erfordern in der Regel Spritzgusseinsätze oder Kompressionswerkzeuge, die sowohl zeitintensiv als auch teuer in der Herstellung sind, insbesondere bei kleinen Stückzahlen, kundenspezifischen Anpassungen oder Testläufen. Mit dem 3D-Druck können Teile direkt aus einem CAD-Modell hergestellt werden, wodurch harte Werkzeuge überflüssig werden. Was das für Sie bedeutet: 

  • Schnellere Vorlaufzeiten – Tage, nicht Wochen 
  • Reduzierte Vorlaufkosten – keine Investition in Stahlwerkzeuge 
  • Niedrigere Einstiegshürde für Kleinserienproduktion, kundenspezifische Lösungen 

Design-Freiheit 

Das Silikonspritzgießen hat inhärente Grenzen: Hinterschneidungen, dünne Wände und interne Kanäle erfordern oft komplexe Formdesigns, Trennlinien oder mehrstufige fabrication. 3D der Druck beseitigt viele dieser Einschränkungen, sodass Ingenieure: 

  • Erstellen von Freiformgeometrien und organischen Formen 
  • Integrieren Sie funktionale Merkmale wie interne Gitter, Flüssigkeitskanäle oder aktive Scharniere 
  • Reduzieren Sie die Anzahl der Komponenten, indem Sie Teile in einem Druck kombinieren

Dies eröffnet neue Möglichkeiten für die Konstruktion von Elastomerkomponenten, die auf Leistung und nicht auf Herstellbarkeit optimiert sind. 

silicon gyroid 3D printed using Stratasys P3 DLP Technology
Kleinserienfertigung
 
Für Unternehmen, die Hunderte oder Tausende von Teilen produzieren, bietet die traditionelle Silikonfertigung oft keine gute Balance zwischen Kosten, Geschwindigkeit und Flexibilität. Der 3D-Druck mit Silikon bietet eine praktische Alternative, wenn die Produktionsmengen zu gering sind, um Spritzguss zu rechtfertigen.
 
Kostengünstig in kleinen Stückzahlen – Vermeiden Sie die hohen Kosten pro Teil, die bei der Herstellung von Werkzeugen oder Formen für Kleinserien anfallen
Kundenspezifische Anpassung in kleinen Stückzahlen – Produzieren Sie mehrere Designvarianten oder kundenspezifische Geometrien in einem einzigen

 

Designvarianten oder kundenspezifische Geometrien in einem einzigen Druckdurchgang.

Dies macht den 3D-Druck ideal für die Brückenproduktion, Pilotprogramme und Markttests: Teams haben die Freiheit, ohne die üblichen Engpässe in der traditionellen Fertigung vom Prototyp zum Produkt überzugehen.
 
Anpassung und Personalisierung
 
Einer der größten Vorteile des 3D-Drucks mit Silikon ist die Möglichkeit, individuell auf die jeweiligen Bedürfnisse zugeschnittene Teile herzustellen. Da die Produktion nicht von Formen oder Hartwerkzeugen abhängt, kann jeder Druck ohne zusätzliche Kosten oder Verzögerungen einzigartig sein. Diese Fähigkeit ist besonders wertvoll in Bereichen, in denen Komfort, Passform oder patientenspezifische Anforderungen eine Rolle spielen:

 

  • Wearables: Designer können Riemen, Griffe und Gehäuse herstellen, die sich an die Konturen des Handgelenks oder der Hand des Benutzers anpassen und so sowohl den Komfort als auch die Leistung verbessern.
  • Medizinische Geräte: Patientenspezifische Dichtungen, Soft-Touch-Komponenten und biokompatible Schnittstellen können nach Bedarf hergestellt werden, was zu besseren Ergebnissen und einer schnelleren Anpassung an klinische Anforderungen führt.
  • Konsumgüter: Marken können personalisierte Ergonomie, Ästhetik oder funktionale Merkmale in großem Maßstab liefern und so eine Differenzierung ohne die üblichen Fertigungskosten bieten.

Durch die Beseitigung der Einschränkungen durch Werkzeuge ermöglicht der Silikon-3D-Druck eine echte Massenanpassung. Es kann einen einzelnen Patienten, einen Testmarkt oder eine Produktlinie unterstützen, die von individueller Passform und Haptik lebt.  

Materialeffizienz und Nachhaltigkeit 

Die additive Fertigung ist von Natur aus weniger verschwenderisch als herkömmliche Methoden wie Zerspanung oder Formgebung. Silikon wird nur dort gedruckt, wo es benötigt wird, mit minimalem Überschuss. Zu den weiteren Vorteilen gehören: 

  • Reduzierter Ausschuss und Überproduktion 
  • Geringerer Energieverbrauch (insbesondere bei Vermeidung von beheizten Werkzeugen oder großen Pressen) 
  • Ein agilerer, bedarfsgesteuerter Workflow, der einen geringen Lagerbestand und eine lokalisierte Produktion unterstützt

Für Unternehmen, die sich auf schlanke Abläufe oder Nachhaltigkeitsziele konzentrieren, bietet der 3D-Druck eine sauberere, reaktionsschnellere Möglichkeit, Silikonteile herzustellen. 

Silicone water filter 3D printed using Stratasys P3 silicone 3D printing material

Anwendungen in verschiedenen Branchen

Automobilindustrie: Hitzebeständige, flammhemmende Silikonteile
Automobilkomponenten sind häufig rauen Umgebungen mit hohen Temperaturen ausgesetzt, beispielsweise im Motorraum und im Unterbodenbereich. Dank seiner natürlichen Temperaturbeständigkeit eignet sich Silikon hervorragend für diese Anforderungen, bei denen thermische Stabilität unverzichtbar ist.
 
Zu den wichtigsten Anwendungen gehören:
 
Dichtungen und Dichtringe, die auch nach längeren Temperaturwechseln und der Einwirkung aggressiver Chemikalien keine Flüssigkeits- oder Luftlecks zulassen

Komponenten zur Geräusch-, Vibrations- und Rauigkeitsdämpfung (NVH) wie Isolatoren oder Dämpfer
Draht- und Kabelschutz, wo Flammschutz und elektrische Isolierung entscheidend sind
Zusätzlich zur thermischen Leistung ermöglicht die additive Fertigung, nur das zu drucken, was benötigt wird, ohne dass Ersatzteile oder große, teure Formen gelagert werden müssen. Dies ist besonders wertvoll für Aftermarket-Teile oder reaktionsschnelle Fertigung mit variablen Produktionsmengen.
 
Da 3D-gedruckte Silikonteile nun echte FR-Fähigkeiten bieten, erhalten Automobilingenieure neue Optionen für Materialien, die sowohl die Anforderungen an das Design als auch an die Leistung erfüllen.
 
Luft- und Raumfahrt sowie Schienenverkehr: Flammhemmende, FST-konforme Komponenten
In der Luft- und Raumfahrt, im Schienenverkehr und in anderen Transportbranchen müssen Materialien strenge Anforderungen hinsichtlich Flammschutz, Rauchentwicklung und Toxizität (FST) erfüllen und gleichzeitig ihre mechanische Leistungsfähigkeit in anspruchsvollen Umgebungen beibehalten. Die natürliche Hitzebeständigkeit und chemische Stabilität von Silikon in Kombination mit neu verfügbaren flammhemmenden (FR) Formulierungen machen es zu einem hervorragenden Material für diese Branchen.
 
Typische Anwendungen sind:
 
Dichtungen und Dichtungsringe für Innenverkleidungen, Zugangstüren und Wartungsfächer
Schutzabdeckungen für Verkabelungen, Steckverbinder und empfindliche Elektronik
Flexible, langlebige Verkleidungs- oder Schnittstellenkomponenten, die ihre Leistungsfähigkeit auch nach langfristiger Einwirkung von Temperaturschwankungen, Vibrationen und Feuchtigkeit beibehalten müssen
Durch den Einsatz additiver Fertigung können Luft- und Raumfahrt- sowie Bahnbetreiber zertifizierte Komponenten nach Bedarf produzieren, den Bestand an langsam drehenden Ersatzteilen reduzieren und Designs an spezifische Flottenkonfigurationen anpassen, während sie gleichzeitig die FST-Vorschriften erfüllen.
 
Industrie: Langlebige Komponenten
In den Bereichen Fertigung, Energie und Schwermaschinen, wie z. B. Öl und Gas, werden Elastomerteile häufig in chemisch aggressiven oder physikalisch anspruchsvollen Umgebungen eingesetzt. Silikon ist ideal geeignet für:
 
Dichtungen und Dichtungsringe in Gehäusen oder Anschlusskästen
Schutzgehäuse und -abdeckungen für Sensoren, Elektronik oder pneumatische Systeme
Abdeckungen und Dämpfer, die mechanischer Beanspruchung oder Vibrationen ausgesetzt sind
Dank seiner Beständigkeit gegen UV-Strahlung, Ozon, Lösungsmittel und Temperaturschwankungen hat Silikon eine längere Lebensdauer als viele alternative Materialien. Und mit dem 3D-Druck ist es jetzt möglich
 
Schnelle Herstellung geometriespezifischer Teile, die auf nicht standardmäßige Geräte zugeschnitten sind
Ersatz verschlissener oder leistungsschwacher Komponenten ohne Verzögerungen durch Werkzeugbeschaffung
Unterstützung von Ersatzteilen auf Abruf oder Kleinserien mit geringerer Lagerbelastung
Im Vergleich zum herkömmlichen Silikonguss oder -formpressen bietet die additive Fertigung einen schnelleren und kostengünstigeren Weg zu funktionalen, einsatzbereiten Elastomerteilen.
 
Konsumgüter: Schnelle Anpassung und ergonomisches Design
Im Konsumgüterbereich – von der Körperpflege bis hin zu Wearables – schätzen Hersteller Silikon wegen seiner Weichheit, Hautverträglichkeit und optischen Flexibilität. Im 3D-Druck wird es zu einem leistungsstarken Werkzeug für:
 
Ergonomische Wearables wie Riemen, Griffe und weiche Gehäuse
Maßgeschneiderte Formen für den Guss kleiner Mengen von Seifen, Kosmetika oder Harzen
Produktionsreife Komponenten und kundenspezifische Werkzeuge für die Kleinserienfertigung
Die additive Fertigung mit Silikon ermöglicht eine schnellere Anpassung von Formfaktoren, Größen oder ästhetischen Merkmalen, ohne dass Investitionen in Werkzeuge erforderlich sind. Und wenn das Silikon auf Biokompatibilität ausgelegt ist, eröffnet es neue Möglichkeiten für hautfreundliche oder komfortorientierte Designs.
 
Für Fertigungsingenieure und Produktionsteams bietet 3D-gedrucktes Silikon eine seltene Kombination aus Kreativität, Komfort und Leistung.

Die Herausforderungen des 3D-Drucks mit Silikon meistern

Silikon ist kein einfach zu druckendes Material – das ist einer der Gründe, warum P3 Silicone 25A einen so wertvollen Durchbruch darstellt. Seine Weichheit, sein Fließverhalten und seine Aushärtungsanforderungen stellen einzigartige Herausforderungen dar, die es bisher unmöglich gemacht haben, echtes Silikon und sogar viele Elastomere in der additiven Fertigung zu verarbeiten.
 
Hier erfahren Sie, warum die Verarbeitung von Silikon so schwierig ist und wie Stratasys diese Herausforderungen bewältigt:
 
Druckprozess
Weiche Silikone haben oft eine niedrige Viskosität, was bedeutet, dass sie nach dem Auftragen unvorhersehbar fließen oder sich ausbreiten können. Dies erschwert die Kontrolle der Materialplatzierung, insbesondere bei dünnen Wänden oder detaillierten Merkmalen. Bei unsachgemäßer Handhabung führt dies zu einer schlechten Maßgenauigkeit und einem Verlust an Schärfe.
 
Die Lösung von Stratasys:
 
Der P3-DLP-Druckprozess nutzt präzise Lichtsteuerung und mechanische Betätigung, um das Fließverhalten und den Aushärtungszeitpunkt zu steuern und so eine stabile Schicht für Schicht-Aufbau zu gewährleisten.
 
Die Silikonformulierung selbst wurde in Zusammenarbeit mit Shin-Etsu entwickelt, einem weltweit führenden Unternehmen im Bereich der Silikonchemie, das 1926 gegründet wurde. Mit fast einem Jahrhundert Erfahrung hat Shin-Etsu P3 Silicone 25A entwickelt, um ein Gleichgewicht zwischen Fließfähigkeit und Stabilität zu erreichen. Dies ermöglicht einen sauberen Druck ohne vorzeitiges Absacken oder Ausbreiten.
 
Druckgenauigkeit und Oberflächenqualität
Weiche Materialien können sich während des Druckvorgangs verformen, was sich sowohl auf die Toleranz als auch auf die Oberflächenbeschaffenheit auswirkt. Eine schlechte Oberflächenqualität ist nicht nur ein kosmetisches Problem. Sie kann sich auch auf die Abdichtung, die Reibung und die Gesamtleistung des Teils auswirken.
 
Die Lösung von Stratasys:
 
Die P3-Technologie ermöglicht hochauflösendes Drucken mit glatten Oberflächen, die der Qualität von Formteilen sehr nahe kommen.
Geschlossene Prozesssteuerungen reduzieren die Variabilität zwischen den Teilen und gewährleisten Wiederholbarkeit, was besonders in der Forschung und Entwicklung sowie in der Kleinserienfertigung wichtig ist, wo es auf Konsistenz ankommt.

Kosten und Nachbearbeitung
Silikon muss sorgfältig ausgehärtet werden, um seine endgültigen mechanischen Eigenschaften zu erreichen. Eine ungleichmäßige oder unvollständige Aushärtung kann zu weichen Stellen oder einer verminderten Haltbarkeit führen. Gleichzeitig kann Silikon „überhärtet” werden. Wenn es zu lange ausgehärtet wird, kann sich der Shore-Wert erhöhen, wodurch der Gummi über das gewünschte Weichheitsniveau hinaus aushärtet.
 
Die Lösung von Stratasys:
 
Der Origin-Drucker misst und steuert die Druckparameter, um optimale Bedingungen zu gewährleisten
Die Nachbearbeitung umfasst das Erhitzen in einem Ofen mit kontrollierter Luftfeuchtigkeit (85 °C und 85 % relative Luftfeuchtigkeit), der für diese spezielle Silikonchemie optimiert ist.

Durch die Berücksichtigung des Materials und des Prozesses macht Stratasys den zuverlässigen 3D-Druck mit Silikon für Ingenieure zugänglich, die bisher keine Alternative zu Formteilen hatten. Ganz gleich, ob Sie Prototypen oder funktionale Elastomerkomponenten herstellen, die Kombination aus Materialintegrität und Druckpräzision macht einen messbaren Unterschied.

Stratasys 3D-Drucktechnologien für Silikon

P3-DLP-Technologie
Das Herzstück der 3D-Drucklösung für Silikon von Stratasys ist P3-DLP (Digital Light Processing) – ein streng kontrollierter Photopolymerisationsprozess, der hohe Detailgenauigkeit, hervorragende Oberflächenqualität und wiederholbare Teilegenauigkeit bietet. Im Gegensatz zu offenen DLP-Plattformen verfügt die P3-Technologie über eine geschlossene Licht- und Mechaniksteuerung, die auch bei der Verarbeitung anspruchsvoller Materialien wie Elastomeren eine gleichbleibende Teilegenauigkeit gewährleistet.
 
Dieser Prozess erzeugt präzise Teile und Oberflächen, die denen von Spritzgussteilen sehr ähnlich sind. Dank seiner Zuverlässigkeit und Präzision eignet er sich ideal für Produktionshilfen und die Fertigung kleiner bis mittlerer Stückzahlen, bei denen herkömmliche Spritzgussverfahren zu kostspielig oder zu langsam wären.
 
Dieser Prozess erzeugt präzise Teile und Oberflächen, die den spritzgegossenen Teilen sehr ähnlich sind. Aufgrund seiner Zuverlässigkeit und Präzision eignet er sich ideal für Produktionshilfen und die Produktion kleiner bis mittlerer Stückzahlen, bei denen herkömmliche Formverfahren zu kostspielig oder zu langsam wären.
 
Der Unterschied im Material: Echtes Silikon, kein Ersatzstoff
Der Druckprozess allein reicht jedoch nicht aus, um eine hohe Silikonqualität zu gewährleisten. Was Stratasys wirklich auszeichnet, ist das Material.
 
P3 Silicone 25A, entwickelt in Zusammenarbeit mit Shin-Etsu, ist echtes Silikon, kein „silikonähnliches” Elastomer. Seine Silizium-Sauerstoff-Grundstruktur verleiht ihm die thermischen, mechanischen und chemischen Eigenschaften, die Ingenieure von herkömmlichem Silikonkautschuk erwarten. Dazu gehören:
 
Hohe Reißfestigkeit und Rückprallfestigkeit
  • Hervorragende thermische Stabilität (nachgewiesen in 1.000-stündigen Alterungstests)
  • Chemische Beständigkeit und geringe Schrumpfung beim Aushärten (<1 %)
 
Achten Sie bei der Auswahl eines Silikonmaterials für den 3D-Druck darauf, dass das Material (und Ihr Bauteil) seine Silikoneigenschaften über einen längeren Zeitraum beibehält. Überprüfen Sie die Leistungsdaten, insbesondere die Alterungstests. Im Gegensatz zu thermoplastischen oder duroplastischen Elastomeren sind Silikone so konzipiert, dass sie ihre Eigenschaften auch nach vielen Stunden der Einwirkung hoher Temperaturen langfristig beibehalten. Das Angebot von Stratasys bietet die erwartete Langzeitleistung, insbesondere für anspruchsvolle Anwendungen in der Automobil-, Industrie- und Konsumgüterbranche.
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Abschluss

P3™ Silikon 25A bietet alle Eigenschaften, die Ingenieure von echtem Silikon erwarten: mechanische Leistungsfähigkeit, einen breiten Temperaturbereich, die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften und Spritzgussqualität. Damit lassen sich Teile herstellen, die in puncto Flexibilität, thermischer und chemischer Beständigkeit, Langlebigkeit und Anpassungsfähigkeit ihren spritzgegossenen Pendants in nichts nachstehen – ohne die langen Lieferzeiten, Werkzeugkosten oder Designbeschränkungen herkömmlicher Fertigungsverfahren.

Das bedeutet, Sie können Silikonteile oder -komponenten in Kleinserien oder kundenspezifischen Chargen fertigen und sich darauf verlassen, dass jedes einzelne Teil die gleichen Eigenschaften wie sein spritzgegossenes Pendant aufweist. Von Dichtungen bis hin zu ergonomischer Bekleidung erzielen Sie präzise Passform, gleichbleibende Qualität und zuverlässige Langzeitleistung – und profitieren gleichzeitig von der Geschwindigkeit, Flexibilität und Designfreiheit der additiven Fertigung.

Darüber hinaus erfüllt das Material die erforderlichen gesetzlichen Anforderungen für diverse Branchen, von FST/FR bis hin zur Biokompatibilität. Dank Fortschritten bei den Materialien und der Druckprozesssteuerung ist die Technologie nun ausgereift genug für die Serienproduktion.

Ob Sie Kleinserien fertigen, ein Teil in geringer Stückzahl individualisieren oder eine einzigartige Geometrie realisieren möchten, die sich nicht mit herkömmlichen Spritzgussverfahren umsetzen lässt – der Silikon-3D-Druck bietet eine agilere und kostengünstigere Alternative.

P3™ Silikon 25A bietet alle Eigenschaften, die Ingenieure von echtem Silikon erwarten: mechanische Leistungsfähigkeit, einen breiten Temperaturbereich, die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften und Spritzgussqualität. Damit lassen sich Teile herstellen, die in puncto Flexibilität, thermischer und chemischer Beständigkeit, Langlebigkeit und Anpassungsfähigkeit ihren spritzgegossenen Pendants in nichts nachstehen – ohne die langen Lieferzeiten, Werkzeugkosten oder Designbeschränkungen herkömmlicher Fertigungsverfahren.

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