La technologie DLP P3™ de Stratasy avec le P3 Silicone 25A (développé avec Shin-Etsu) permet une véritable impression 3D au silicone sans moules, correspondant aux propriétés thermiques, chimiques et mécaniques du silicone conventionnel. Surmontant les défis liés à la viscosité, au durcissement et à la déformation, il fournit des pièces durables et reproductibles pour les applications automobiles, aérospatiales, industrielles et grand public. Les tests accélérés de vieillissement montrent une stabilité supérieure par rapport aux alternatives, ce qui en fait une avancée pour les joints, joints, objets portables et outillages personnalisés.
Lorsque vous concevez une pièce qui doit sceller, plier, fléchir et tenir dans un environnement difficile, le silicone est souvent le matériau de choix. Mais fabriquer une pièce en silicone sur mesure signifie généralement de longs délais de livraison, des outillages coûteux et une flexibilité limitée lors du développement. Lorsque vous avez des délais serrés, cela peut devenir un goulot d’étranglement majeur.
L’impression 3D au silicone peut offrir une alternative utile : la capacité de produire des pièces en silicone fonctionnelles, de qualité performance, sans moules – et avec la liberté de tester, d’ajuster et de produire à la demande.
Ce blog explique comment cela fonctionne, ce qui le rend difficile, et où il a le plus grand impact dans les domaines automobile, industriel et autres.
Le silicone est un type d’élastomère connu pour sa combinaison unique de caractéristiques, notamment :
Contrairement à de nombreux thermoplastiques ou caoutchoucs, le silicone peut s’étirer et se comprimer sans déformation permanente, même après une exposition prolongée à des températures extrêmes ou à des produits chimiques agressifs.
Ces qualités en font un matériau de référence pour les joints, joints, boîtiers, amortisseurs et composants de protection dans les applications automobiles et industrielles. Pour de nombreux ingénieurs, la capacité à utiliser du véritable silicone (plutôt que des substituts « de type silicone ») est cruciale lorsque les pièces doivent supporter la chaleur, la compression ou une exposition chimique au fil du temps.
Cependant, bien que le moulage du silicone soit bien établi, l’impression 3D a historiquement été un défi.
La faible viscosité du silicone et sa nature non thermoplastique le rendent fondamentalement incompatible avec la plupart des technologies de fabrication additive.
Même lorsque des chimies imprimables sont développées, les silicones à faible viscosité posent un défi de contrôle du procédé : ils ont tendance à s’écouler ou à s’étendre de manière imprévisible avant de durcir, ce qui rend difficile le maintien de la précision dimensionnelle, l’obtention d’une définition propre des couches et la finition de surface lisse. Et parce que le silicone est tendre et flexible même dans sa forme finale, les pièces imprimées sont sujettes à la déformation tant lors de l’impression que du post-traitement – surtout si elles ne sont pas soigneusement soutenues ou durcies dans les bonnes conditions.
L’approche de Stratasy en matière d’impression 3D sur silicone combine des matériaux avancés avec une plateforme capable d’une production précise et cohérente de pièces : Origin® P3™ DLP (Digital Light Processing).
La véritable avancée réside dans la formulation des matériaux. Développé exclusivement par Shin-Etsu, un leader mondial de la chimie du silicone, le P3™ Silicone 25A est un véritable silicone – pas un imitateur. Sa colonne vertébrale silicium-oxygène lui confère les mêmes caractéristiques chimiques et mécaniques que les ingénieurs attendent du silicone moulé : flexibilité, durabilité, résistance chimique et stabilité thermique à long terme.
Imprimer ce type de matériau nécessite cependant un haut niveau de contrôle du procédé – notamment pour capturer les détails fins et garantir la qualité de la surface. Ce qui soulève la question :
Le silicone est un matériau unique avec plusieurs propriétés qui ne peuvent tout simplement pas être trouvées ensemble dans d’autres substances. 3D l’impression en tant que procédé offre également plusieurs avantages par rapport à la fabrication traditionnelle. Examinons d’abord les bienfaits du matériau silicone.
Flexibilité et élasticité
La structure moléculaire du silicone lui confère une flexibilité exceptionnelle et une récupération élastique. Il peut se plier, s’étirer, se compresser et rebondir sans fissurer ni perdre sa forme, ce qui le rend idéal pour les applications nécessitant un mouvement dynamique. Sa capacité à conserver la forme et les performances après plusieurs cycles la distingue des élastomères thermoplastiques.
Stabilité thermique
Le silicone fonctionne de manière fiable sur une large plage de températures, avec une stabilité mécanique et chimique exceptionnelle. Il reste flexible à basse température sans devenir trop mou à haute température, ce qui le rend bien adapté aux joints. Cette résilience thermique est particulièrement précieuse dans les environnements automobiles, aérospatiaux et industriels, où les pièces sont souvent exposées au cycle thermique ou à des contraintes thermiques constantes.
Résistance chimique et environnementale
Le silicone se distingue de nombreux caoutchoucs et plastiques grâce à son excellente résistance à :
Cela le rend idéal pour des applications extérieures, des environnements de traitement difficiles et des situations impliquant un contact avec des fluides. Les usages courants incluent joints, joints, joints toriques et caches protecteurs : partout où la durabilité contre les produits chimiques, les huiles ou l’intempérie est essentielle.
Durabilité et résistance mécanique
Malgré sa douceur, le silicone est reconnu pour sa grande résistance à la déchirure, sa stabilité dimensionnelle et sa tolérance à la fatigue sous charges statiques et dynamiques. Il ne devient pas cassant avec le temps, et tient bien sous la compression ou les flexions répétées, même en sections transversales fines. Cela en fait un choix solide dans une grande variété d’applications.
Biocompatibilité
Le silicone peut être formulé pour répondre aux normes de biocompatibilité, telles que la cytotoxicité. Cela fait du silicone un matériau de confiance dans les applications impliquant le contact cutané, comme les objets portables grand public et les dispositifs médicaux.
En matière de production de composants en silicone, la fabrication additive présente plusieurs avantages par rapport à d’autres méthodes. Sa rapidité, son efficacité et sa flexibilité de conception rendent particulièrement l’AM utile pour les outillages et la production de silicone à faible volume.
Aucun outillage nécessaire
Les pièces en silicone nécessitent généralement des inserts d’injection ou des outils de compression, qui sont à la fois chronophages et coûteux à produire, surtout pour les petits volumes, la personnalisation ou les essais. Avec l’impression 3D, les pièces peuvent être produites directement à partir d’un modèle CAO, éliminant ainsi le besoin d’outils durs. Ce que cela signifie pour vous :
Liberté de conception
Le moulage en silicone présente des limites inhérentes : les sous-découpes, les parois fines et les conduits internes nécessitent souvent des conceptions complexes de moules, des lignes de séparation ou des fabrication. 3D en plusieurs étapes l’impression supprime beaucoup de ces contraintes, permettant aux ingénieurs de :
Cela ouvre de nouvelles possibilités pour concevoir des composants en élastomère, optimisés pour la performance, et non la fabricabilité.
Production en faible volume
Pour les entreprises produisant des centaines voire des milliers de pièces, la fabrication traditionnelle de silicone ne parvient souvent pas à trouver un bon équilibre entre coût, rapidité et flexibilité. L’impression 3D sur silicone offre une alternative pratique lorsque les volumes de production sont trop faibles pour justifier le moulage par injection.
Cela rend l’impression 3D idéale pour la production de ponts, les programmes pilotes et les tests sur le marché : offrant aux équipes la liberté de passer du prototype au produit sans goulots d’étranglement traditionnels dans la fabrication.
Personnalisation et personnalisation
L’un des avantages les plus puissants de l’impression 3D en silicone est la possibilité de créer des pièces personnalisées adaptées aux besoins individuels. Comme la production ne dépend pas des moules ou des outils durs, chaque impression peut être unique sans coût supplémentaire ni retard. Cette capacité est particulièrement précieuse dans les domaines où le confort, l’ajustement ou les besoins spécifiques au patient sont importants :
En supprimant les limites des outils, l’impression 3D sur silicone permet une véritable personnalisation de masse. Il peut soutenir un seul patient, un marché de test ou une gamme de produits qui prospère grâce à l’ajustement et au ressenti individuels.
Efficacité des matériaux et durabilité
La fabrication additive est intrinsèquement moins gaspilleuse que les méthodes traditionnelles comme l’usinage ou le moulage. Le silicone est imprimé uniquement là où c’est nécessaire, avec un excès minimal. Parmi les autres avantages figurent :
Pour les organisations axées sur des opérations allégées ou des objectifs de durabilité, l’impression 3D offre une manière plus propre et plus réactive de produire des pièces en silicone.
Les composants automobiles sont souvent confrontés à des environnements difficiles et à haute température, comme dans les compartiments moteurs et les ensembles sous la carrosserie. La résistance naturelle à la température du silicone le rend bien adapté à ces exigences, où la stabilité thermique est non négociable.
Les principales applications incluent :
En plus des performances thermiques, la fabrication additive permet d’imprimer uniquement ce qui est nécessaire, sans avoir à stocker des pièces détachées ou des moules volumineux et coûteux. Cela est particulièrement précieux pour les pièces aftermarket ou la fabrication réactive avec des volumes de production variables.
Avec des pièces en silicone imprimées en 3D offrant désormais de véritables capacités FR, les ingénieurs automobiles disposent de nouvelles options de matériaux répondant à la fois aux besoins de conception et de performance réglementaires.
Dans l’aérospatiale, le rail et d’autres industries du transport, les matériaux doivent répondre à des exigences strictes en matière de flamme, de fumée et de toxicité (FST) tout en maintenant des performances mécaniques dans des environnements exigeants. La résistance naturelle à la chaleur et la stabilité chimique du silicone, combinées aux nouvelles formulations ignifuges (FR), en font un excellent choix pour ces secteurs.
Les applications typiques incluent :
En tirant parti de la fabrication additive, les opérateurs aérospatiaux et ferroviaires peuvent produire des composants certifiés à la demande, réduire le stock de pièces de rechange à faible rotation et adapter les conceptions à des configurations spécifiques de flotte, tout en respectant les normes réglementaires FST.
Dans les secteurs de la fabrication, de l’énergie et des équipements lourds tels que le pétrole et le gaz, les pièces en élastomère sont souvent placées dans des environnements chimiquement agressifs ou physiquement exigeants. Le silicone est un candidat idéal pour :
La résistance du silicone aux UV, à l’ozone, aux solvants et aux variations thermiques lui confère une durée de vie plus longue que de nombreux matériaux alternatifs. Et avec l’impression 3D, il est désormais possible de :
Comparé à la fonte ou au moulage traditionnel du silicone, la fabrication additive offre un chemin plus rapide et plus économique vers des pièces en élastomère fonctionnelles et prêtes à l’emploi.
Dans le domaine grand public – des soins personnels aux technologies portables – les fabricants valorisent le silicone pour sa douceur au toucher, la sécurité de la peau et sa flexibilité visuelle. Lorsqu’elle est imprimée en 3D, elle devient un outil puissant pour :
Le silicone de fabrication additive permet une adaptation plus rapide des formats, tailles ou caractéristiques esthétiques, sans investissement dans les outillages. Et lorsque le silicone est formulé pour la biocompatibilité, cela ouvre la porte à des designs en contact avec la peau ou axés sur le confort.
Pour les ingénieurs de fabrication et les équipes de production, le silicone imprimé en 3D offre un rare mélange de créativité, de confort et de performance.
Le silicone n’est pas un matériau facile à imprimer – c’est en partie ce qui fait du P3 Silicone 25A une percée si précieuse. Sa douceur, son comportement de fluidité et ses exigences de durcissement posent des défis uniques qui ont historiquement rendu le véritable silicone, et même de nombreux élastomères, incompatibles avec la fabrication additive.
Voici ce qui rend le silicone difficile à travailler, et comment Stratasys répond à chaque défi :
Les silicones tendres ont souvent une faible viscosité, ce qui signifie qu’ils peuvent s’écouler ou se propager de manière imprévisible une fois déposés. Cela rend difficile le contrôle du placement des matériaux, surtout dans les murs fins ou les éléments détaillés. Si elle n’est pas bien traitée, le résultat est une faible précision dimensionnelle et une perte de définition.
Solution de Stratasys :
Le procédé d’impression DLP P3 utilise un contrôle précis de la lumière et une actionnement mécanique pour gérer le flux et le calage de durcissement, assurant des constructions stables couche après couche.
La formulation du silicone elle-même a été développée en partenariat avec Shin-Etsu, un leader mondial de la chimie du silicone fondé en 1926. Fort de près d’un siècle d’expérience, Shin-Etsu a conçu le P3 Silicone 25A pour trouver un équilibre entre fluidité et stabilité. Cela permet une impression propre, sans affaissement prématuré ni étalement.
Les matériaux mous peuvent se déformer pendant l’impression, ce qui impacte à la fois la tolérance et la finition. La mauvaise qualité de surface n’est pas seulement esthétique. Cela peut affecter l’étanchéité, la friction et la performance globale des pièces.
Solution de Stratasys :
Le silicone nécessite un durcissement soigneux pour obtenir ses propriétés mécaniques finales. Un durcissement irrégulier ou incomplet peut entraîner des zones moues ou une durabilité réduite. En même temps, le silicone peut être « sur-durci ». S’il durcit trop longtemps, cela peut augmenter la valeur Shore, durcissant le caoutchouc au-delà du niveau de douceur souhaité.
Solution de Stratasys :
En abordant le matériau et le procédé, Stratasys met l’impression 3D sur silicone fiable à portée de main pour les ingénieurs qui n’avaient auparavant aucune alternative aux pièces moulées. Que vous prototypiez ou produisiez des composants élastomères fonctionnels, la combinaison d’intégrité du matériau et de précision d’impression fait une différence mesurable.
Au cœur de la solution d’impression 3D sur silicone de Stratasy se trouve le P3 DLP (digital light processing) – un procédé de photopolymérisation strictement contrôlé qui offre un haut niveau de détail, une excellente qualité de surface et une précision reproductible des pièces. Contrairement aux plateformes DLP ouvertes, la technologie P3 intègre un contrôle lumineux et mécanique en boucle fermée, permettant une qualité constante des pièces même en travaillant avec des matériaux plus complexes comme les élastomères.
Ce procédé produit des pièces et des finitions de surface précises qui ressemblent beaucoup aux pièces moulées par injection. Sa fiabilité et sa précision en font un modèle idéal pour les aides à la production et en volume faible à moyen, où le moulage traditionnel serait trop coûteux ou lent.
Le procédé d’impression seul, cependant, ne suffit pas à garantir un silicone de haute qualité. Ce qui distingue vraiment Stratasys, c’est le matériau.
Le P3 Silicone 25A, développé en collaboration avec Shin-Etsu, est un véritable silicone, et non un élastomère « semblable au silicone ». Sa dorsale silicium-oxygène lui confère les propriétés thermiques, mécaniques et chimiques que les ingénieurs attendent du caoutchouc silicone conventionnel. Cela inclut :
Lorsque vous choisissez un matériau en silicone pour l’impression 3D, assurez-vous que le matériau (et votre composant) conserveront son comportement silicone au fil du temps. Vérifiez les données de performance, en mettant l’accent sur les tests de vieillissement. Contrairement aux élastomères thermoplastiques ou thermodurcissables, les silicones sont conçus pour conserver leurs propriétés à long terme, même après de nombreuses heures d’exposition à haute température. L’offre de Stratasy offre les performances attendues à long terme, notamment pour les applications exigeantes dans l’automobile, l’industrie et les biens de consommation.
| P3™ Silicone 25A | Alternative commerciale | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Initiale | Après le vieillissement | Changement | Initiale | Après le vieillissement | Changement | |
| Dureté (Type A) | 19 | 34 | +172% | 32 | 75 | +234% |
| Résistance à la traction (MPa) | 5.2 | 4.4 | -15% | 4.1 | 2.1 | -49% |
| Allongement à la rupture ( %) | 489 | 220 | -55% | 196 | 12 | -84% |
Beaucoup de pièces en silicone sont naturellement à faible volume. Les joints personnalisés, les poignées d’outil et les joints spécifiques au produit, par exemple, sont souvent trop coûteux à mouler, surtout en début de développement ou pour une production à court terme.
Stratasys permet aux fabricants de :
Cela rend la plateforme idéale pour un déploiement fonctionnel dans des applications nécessitant du silicone et où la variation des pièces est élevée.
P3™ Silicone 25A offre l’ensemble complet des propriétés que les ingénieurs attendent du véritable silicone – performances mécaniques, large plage de températures, conformité réglementaire et qualité de niveau moulage par injection. Grâce à cela, vous pouvez produire des pièces qui égalent la flexibilité, la résistance thermique et chimique, la durabilité et la conformité de leurs homologues moulés – sans les délais de livraison, les coûts d’outillage ou les contraintes de conception propres à la fabrication traditionnelle.
Cela signifie que vous pouvez créer des pièces ou composants en silicone en petits volumes ou en lots personnalisés, en sachant que chacun fonctionnera et se comportera exactement comme son alternative moulée par injection. Des joints et joints aux objets portables ergonomiques, vous pouvez obtenir un ajustement précis, une qualité constante et des performances fiables à long terme – tout en tirant parti de la vitesse, de l’agilité et de la liberté de conception de la fabrication additive.
De plus, le matériau apporte la conformité réglementaire requise dans divers secteurs, de la FST/FR à la biocompatibilité. Et grâce aux avancées tant dans les matériaux que dans le contrôle des procédés d’impression, la technologie est désormais suffisamment mature pour une production réelle.
Que vous produisiez de petits lots, personnalisiez une pièce à faible volume ou cherchiez une géométrie unique que le moulage ne peut pas gérer, l’impression 3D en silicone offre un moyen plus agile et économique d’y parvenir.
