3D打印技术曾长期被热塑性塑料（如PLA、ABS）和光敏树脂主导，但近年来，随着柔性电子、个性化医疗和软体机器人等领域的兴起，对可打印弹性体的需求激增。而作为高性能弹性体代表的硅橡胶，因其优异的生物相容性、耐温性和化学稳定性，正成为3D打印材料研发的前沿热点。从间接制模到直接挤出成型，硅橡胶3D打印正在开启一场“柔性制造革命”。

一、早期路径：硅胶复模（间接打印）

在直接打印技术成熟前，3D打印常用于制作母模，再翻制硅橡胶部件：

用光固化树脂打印高精度原型；

涂覆脱模剂后浇注液态硅橡胶（LSR）；

固化后剥离，获得柔软、透明的硅胶复制品。

此法广泛应用于定制化假肢衬垫、仿生器官模型、微流控芯片原型等。优势是成本低、材料性能可靠；缺点是工序繁琐、难以制造内部复杂结构（如封闭腔道）。

二、突破：直接硅橡胶3D打印技术

近年，多家企业与研究机构成功实现硅橡胶直接增材制造，主要技术路线包括：

1. 挤出式打印（Extrusion-based）

使用高粘度双组分加成型硅橡胶（A/B胶）；

通过静态混合器实时混合，经精密喷嘴挤出；

层间通过铂催化快速硫化（部分系统集成UV或热辅助加速）；

代表平台：德国Wacker Chemie的ACEO®、美国Spectroplast。

可打印邵氏硬度10A–70A的部件，精度达±0.1 mm，适用于定制密封圈、柔性传感器外壳等。

2. 喷墨/滴涂式打印

将低粘度硅油墨按需喷射到基板；

逐层沉积后整体热固化；

适合制造超薄薄膜（<100 μm）或梯度硬度结构。

3. ** vat photopolymerization**（光固化）

开发含乙烯基/巯基的可光交联硅氧烷单体；

在385–405 nm UV光下逐层固化；

分辨率高（<50 μm），但力学性能弱于传统硫化硅胶。

三、核心挑战与解决方案

挑战       应对策略

快速固化 vs. 打印窗口     优化催化剂浓度，控制适用期（pot life）>30分钟

层间结合弱  引入热/UV后处理促进界面交联

支撑结构难去除  开发水溶性支撑材料或自支撑悬垂算法

材料成本高  推动专用硅胶墨水国产化与规模化

四、典型应用场景

个性化医疗：根据患者CT数据打印硅胶气管支架、耳廓假体；

软体机器人：一体化打印含气腔的驱动执行器，无需组装；

微流控芯片：直接构建3D交叉通道、阀门结构；

航天密封件：按需打印异形O型圈，减少库存。

五、未来展望

多材料共打印：硅胶+导电填料、硅胶+水凝胶，实现功能集成；

4D打印：打印结构在热/湿刺激下自主变形；

闭环回收：开发可解聚硅胶墨水，支持循环利用。

结语

硅橡胶3D打印的意义，不仅在于“能打出来”，更在于让柔性器件从“标准化量产”走向“个性化智造”。它模糊了设计与制造的边界，让柔软、透明、生物友好的硅胶结构，真正按需生长于数字蓝图之中——在指尖与深渊之间，铺就一条通往柔性未来的精准路径。


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