有机硅在 3D 打印中的应用

硅材料在 3D 打印中的应用

硅胶 3D 打印 2020-2025 年间从研究走向商业生产，三个不同技术平台服务于不同市场：

• SLA / DLP / LCD 罐式光聚合用光固化硅树脂：允许精细特征件（低于 100 μm 分辨率）但限于含反应性官能团的硅胶
• 双组分硅胶直写（DIW）：基于挤出的铂金固化 LSR 沉积；生产最终机械性能硅胶件，分辨率较粗（200-1000 μm）
• LSR 长丝挤出：新兴技术，将 FDM 改造成硅胶；允许多材料打印（同一部件中刚性塑料加硅胶）

罐式光聚合用光固化硅胶

SLA / DLP / LCD 打印的硅树脂通常使用甲基丙烯酰氧基丙基—或巯基—官能硅胶，在 UV（典型 385 nm）下自由基聚合固化。挑战是硅胶天然不吸收 UV；必须添加光引发剂（典型 0.5-2.0 wt% TPO 或 BAPO），树脂配方必须平衡：

• 固化深度（取决于光引发剂吸收系数）
• 最终机械性能（取决于官能团浓度和交联密度）
• 打印分辨率（受树脂中光散射限制）
• 光学透明度（部分应用要求透明件）

主要商业光固化硅树脂系统：Spectroplast SiliconeRX（UV 固化 LSR）、Carbon CLIP 兼容硅胶、新兴中国专用树脂供应。

铂金固化 LSR 的 DIW

液体硅橡胶直写 3D 打印使用高精度挤出头将双组分 LSR 沉积到加热的成型平台上。优势：最终件具有真正 LSR 机械性能（典型邵 A 30-70，完整拉伸和撕裂性能）；无光引发剂残留；支持食品级和医用级应用。

主要 DIW 硅胶系统：瓦克 ACEO Silicone 3D、Spectroplast（被 Stratasys 收购）、Innovate3D 和专用中国专业设备。

应用类别

医疗器械原型制作：硅胶因其生物相容性是医疗器械原型制作的主导材料。3D 打印硅胶为导管、垫片、解剖模型、手术训练装置实现直接到原型的工作流。

消费品：硅胶手机壳、手表带、婴儿产品、厨具原型。3D 打印允许在注塑模具投资前快速迭代。

工业弹性体部件：注塑模塑不经济的低批量工业应用中的垫片、密封件、减振器、外壳件。

定制假体和矫形器：患者特定几何的硅胶弹性体件（美容假体、矫形鞋垫）受益于无需工装的直接打印工作流。

食品和消费模具：巧克力、糖果、肥皂、工艺品的 3D 打印硅胶模具。

规格和采购

硅胶 3D 打印材料仍在新兴：

• 光固化硅树脂：80-300 USD/kg，由 Spectroplast、Carbon 和中国专用树脂生产商供应
• DIW LSR：通常使用为打印改造的标准 LSR；视牌号 30-100 USD/kg
• 设备：Spectroplast / ACEO / Innovate3D 商业系统；为硅胶改造的 Carbon CLIP 技术；中国专用系统

医疗和食品接触原型制作需带合适认证文档的光固化硅胶；大宗原型制作使用标准光固化树脂或 DIW LSR 无特定认证。

相关阅读

LSR 液体硅橡胶、硅树脂类别、光学透明度应用、生物相容性应用。