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瓦克:ACEO R 开启有机硅3D打印新时代
2016年19期 发行日期:2016-09-29
作者:zhoukan2012

  未来,个性化设计需求将呈爆发式增长,3D打印技术应运而生,包括中国在内的几大工业化国家都将其作为重点发展的新兴产业。作为先进材料的供应商,化工公司也在角逐3D打印市场的领先地位。总部位于德国慕尼黑的瓦克化学集团正用一种全新的商业模式,以ACEO?誖为品牌,为有机硅3D打印提供全方位服务,加速进军3D打印市场。

制造“不可能的产品”
  
  3D打印是一种通过逐层打印的方式制造工件的制造工艺。该技术无需使用将所需部件塑造成型的工具或模具。此外,与传统的制造方法相比,3D打印使产品设计更为灵活。产品的设计工作通过计算机辅助设计(CAD)或医学成像技术完成,并可立即进行打印,从而获得实体部件。在不久的将来,3D打印还将制造出通过现有技术无法制造的产品,也就是所谓的“不可能的产品”。
  3D打印的细分市场通常包括:企业用打印机、个人用户打印机、材料和服务。所提供的主要服务是生产定制部件,这也是最具经济效益的主导细分市场。在地区分布方面,北美市场目前占有50%以上的市场份额。汽车和航空航天是3D打印的主要应用领域,而消费品和医疗保健则被视为发展最快的应用领域。据领先市场研究公司预测,到2020年,3D打印的市场规模将超过200亿美元。
  目前,3D打印虽然已开始应用于小批量的直接制造,但受打印时间、精度和材料等限制,3D打印还不可能替代传统制造业,只是利用研发、设计开发优势,为大批量制造业做辅助。当前最迫切的需求是以更快的速度进行原型制造或实现产品小批量生产,这通常被称为快速成型或快速生产。不过,人们普遍认为,定制产品设计和高几何复杂性的部件在将来更为重要。

开创有机硅打印技术先河
  
  有机硅的独特性能使其成为众多应用不可或缺的材料。例如:耐热性、低温柔韧性、透明性、生物相容性、颜料相容性和阻尼性能。在市场评估中,瓦克发现许多需求亟需得到满足,尤其是在有机硅3D打印方面。自25年前发明以来,3D打印使用的材料多为感光树脂和热塑性塑料。迄今为止,还没有适合弹性体、尤其是有机硅的终极技术解决方案。迄今为止,还没有适合有机硅3D打印的终极技术解决方案。
  因此,瓦克面临的首要任务之一,就是要探索和开发一种适合这种特殊材料性能的工艺。瓦克选择了喷射工艺,该工艺与使用喷墨打印机在纸张上打印非常相似。喷射工艺基于有机硅体素的抛射式给料。经过一层一层的粘合,工件被制造出来。通过对有机硅进行调节,有机硅液滴可融合在一起,然后暴露在紫外光下,开始固化。体素和有机硅层共同形成与注射成型有机硅相差无几的均质材料。
  在打印过程中,喷射工艺使用支撑材料来制造形状复杂的飞檐和空心结构,这样,就可以顺利完成所设计的产品造型。打印完成后,将该材料溶解于水中便可去除。几乎任何颜色都可以添加到有机硅材料中。
ACEO?誖:构建全新商业模式
  基于广泛深入的市场调查结果,瓦克于2014年第二季度开始启动有机硅3D打印开发项目。项目进展非常顺利。瓦克与敏捷的工程合作伙伴展开全面合作,共同开发材料、硬件和软件,从而进入了发展的快车道。由于数项工作同步展开,而不是先后进行,瓦克3D打印项目的进展速度超乎想象。
  ACEO?誖包含四个不可分割的部分:材料、硬件、软件,以及设计和制造3D打印有机硅部件的专业知识。毗邻瓦克博格豪森生产基地的一座面积为600平方米的园区内,配备有一个3D有机硅打印工厂、12个设备齐全的工作场所和一个供产品设计师和客户通过采用瓦克有机硅3D打印技术开展项目的开放式实验室。打印工厂将使用5台3D打印机用于客户项目和进一步工艺开发。从今年8月起,瓦克化学的客户便可通过网上商店,上传设计产品,订购有机硅3D打印部件,在ACEO?誖印刷厂建成后,产品可发送至世界各地。此外,瓦克跨学科的ACEO?誖团队还为产品设计,以及有机硅部件或组件生产提供咨询和开发服务。
  目前,瓦克的任务是为有机硅材料探索和开拓3D打印的应用和市场。瓦克发现,人们对原型制造和众多领域的消费品都有极大兴趣。然而,前景最被看好的研究领域却是生物模型、定制医疗保健产品和个性化体育用品。
  值得期待的是,在2016年第20届国际塑料和橡胶博览会上,瓦克将展示首台工业用有机硅3D打印机ACEO?誖Imagine Series K,这台打印机能够快速而高效地打印样件和小批量产品,这种打印的新技术因此可为产品设计师提供新颖的应用可能。

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