助力德國(guó)鐵路順暢運(yùn)行 3D打印解鎖有機(jī)硅材料新應(yīng)用

德國(guó)鐵路的日常維護(hù)是令工程師非常頭疼的事情。長(zhǎng)達(dá)100多年的鐵路歷史使得行駛在德國(guó)鐵路網(wǎng)的列車多達(dá)100余種，種類繁多的零配件成為維修部門的沉重負(fù)擔(dān)。然而，由于種種原因，部分零配件已經(jīng)停產(chǎn)，配件供應(yīng)鏈出現(xiàn)了嚴(yán)重?cái)嗔�。為了解決配件供應(yīng)的難題，德國(guó)鐵路股份公司想到了3D打印技術(shù)。

采用ACEO® 3D打印工藝制造的硅橡膠膜片

3D打印技術(shù)具備諸多傳統(tǒng)注塑無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，它無(wú)需使用任何工具或模具，便可直接將數(shù)字模型轉(zhuǎn)換為實(shí)物，可以大幅縮短工藝周期，從而降低生產(chǎn)成本，尤其適用于建�；蛐∨�量生產(chǎn)。

2015年，德國(guó)鐵路股份公司推出了覆蓋全公司的3D打印項(xiàng)目， 其中一項(xiàng)用于安裝在列車制動(dòng)器控制閥內(nèi)的膜片，厚度只有4毫米，對(duì)材料的強(qiáng)度和柔韌性要求非常高。在反復(fù)的市場(chǎng)篩選過(guò)程中，德國(guó)鐵路公司選中了瓦克的品牌ACEO®，他們的有機(jī)硅材料和3D打印技術(shù)非常符合膜片制品的要求。

ACEO® 的有機(jī)硅材料何以得到要求嚴(yán)苛的德國(guó)鐵路股份公司的青睞？有機(jī)硅又是如何跟3D打印發(fā)生關(guān)系的？

有機(jī)硅學(xué)名叫聚二甲基硅氧烷，是一類主鏈由硅氧原子交替而成的聚合物的總稱。據(jù)瓦克化學(xué)高級(jí)技術(shù)經(jīng)理柳麗君介紹，“有機(jī)硅材料源自大自然的硅礦（砂石），與大多數(shù)源于原油的合成橡膠相比，有機(jī)硅的硅-氧鏈結(jié)構(gòu)相比碳-碳鏈具有更高的鍵能， 能耐受更高的溫度及UV輻射等環(huán)境老化。其自由旋轉(zhuǎn)的側(cè)鏈結(jié)構(gòu)更可使這種材料在低至-50攝氏度環(huán)境中仍然保持柔軟的特性。此外，由于配方中沒有添加任何增塑劑，有機(jī)硅材料具有良好的食品安全性及生物相容性，可以廣泛應(yīng)用于食品接觸或醫(yī)療器械等，這也是很多合成橡膠所無(wú)法比擬的�！�

有機(jī)硅的卓越性能是得到德國(guó)鐵路股份公司認(rèn)可的很重要的前提。當(dāng)然，這還跟瓦克化學(xué)在有機(jī)硅3D打印的提前布局密不可分。

打造全球首家3D打印彈性體服務(wù)網(wǎng)絡(luò)商店
3D打印技術(shù)與有機(jī)硅材料結(jié)合，使得許多傳統(tǒng)注塑無(wú)法滿足的需求得以實(shí)現(xiàn)，比如在交通運(yùn)輸或機(jī)械設(shè)備等工業(yè)領(lǐng)域以及醫(yī)療領(lǐng)域，快速建模、產(chǎn)品小批量生產(chǎn)以及按需生產(chǎn)備件都非常重要。

基于這樣的市場(chǎng)需求，瓦克化學(xué)在2016德國(guó)國(guó)際橡塑展上展出推出了全球首臺(tái)可工業(yè)用的有機(jī)硅3D打印機(jī)，同時(shí)開創(chuàng)了一種新的商業(yè)模式——為所有涉及彈性體的3D打印服務(wù)創(chuàng)立了ACEO®品牌，因此，瓦克化學(xué)成為全球第一家通過(guò)3D打印工業(yè)化生產(chǎn)彈性體的公司。

為了促進(jìn)3D打印技術(shù)發(fā)展，瓦克在博格豪森生產(chǎn)基地附近興建了一個(gè)面積為700平方米的增材制造技術(shù)中心�！芭c嚴(yán)謹(jǐn)著稱的瓦克傳統(tǒng)業(yè)務(wù)不同的是，ACEO®團(tuán)隊(duì)氛圍非常開放�！绷�麗君稱。

ACEO®的銷售模式與瓦克傳統(tǒng)業(yè)務(wù)也有很大區(qū)別。柳麗君指出， “ACEO®的3D打印不會(huì)單獨(dú)出售材料、設(shè)備或者軟件，我們提供的是定制化解決方案。”

ACEO®3D打印服務(wù)的銷售模式主要是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)商店，用戶可以通過(guò)跟德國(guó)方面的客服人員取得聯(lián)系，將設(shè)計(jì)圖紙上傳到客服服務(wù)端，由專門的開發(fā)工程師去審核用戶的開發(fā)需求，評(píng)估方案可行性。篩選通過(guò)后，開發(fā)工程師根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙打印出產(chǎn)品，并最終把制品以及設(shè)計(jì)方案交付給用戶，設(shè)計(jì)方案的所有權(quán)為用戶本人。

除了這種基于網(wǎng)店的數(shù)字商業(yè)模式之外，瓦克還推出了“開放打印實(shí)驗(yàn)室”，客戶可以在該實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場(chǎng)接受個(gè)人培訓(xùn)，這在業(yè)內(nèi)尚屬首創(chuàng)。

助力自動(dòng)化革命
位于博格豪森的瓦克ACEO®園區(qū)一片寂靜，只聽見復(fù)印機(jī)大小的盒子發(fā)出的嗡嗡聲。這個(gè)嗡嗡作響的盒子便是瓦克工程師開發(fā)的全球第一臺(tái)工業(yè)級(jí)有機(jī)硅3D打印機(jī)。

自誕生以來(lái)，它成功地把許多聰明的想法變成了有形的物體，德國(guó)不倫瑞克的Formhand公司開發(fā)的機(jī)器人手爪就是其中之一。該彈性?shī)A具由有機(jī)硅制成，并采用了瓦克ACEO®3D技術(shù)。

這個(gè)不起眼的部件僅一個(gè)拇指大小，形狀像圓柱形容器：頂部閉合，底部開口，內(nèi)部中空。然而，盡管看起來(lái)平淡無(wú)奇，它卻是相關(guān)人員多年努力工作、勇于堅(jiān)持、且精雕細(xì)琢的成果。

據(jù)該項(xiàng)技術(shù)發(fā)明人Holger Kunz回憶道，“那天晚上，我和創(chuàng)業(yè)伙伴Christian Löchte提到了這個(gè)在當(dāng)時(shí)尚未得到解決的問(wèn)題：如何開發(fā)一個(gè)能夠抓起極薄材料的機(jī)器人手爪。” 這項(xiàng)技術(shù)可用于抓取任何需要移動(dòng)的物體，可以為公司節(jié)省大量用于改造自動(dòng)控制裝置的時(shí)間和成本。決心將想法付諸實(shí)踐后， Kunz來(lái)到了瓦克，希望拓展產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域。他的U盤里裝著藍(lán)色硅帽的電子版設(shè)計(jì)圖紙，這是一張尺寸很小的新款吸附墊的草圖。開發(fā)這種新形狀的目的，是為了使真空手爪能夠抓住八種跟乒乓球大小相仿的物體，并將其移動(dòng)到另一個(gè)位置。

在ACEO®團(tuán)隊(duì)幫助下，Kunz的構(gòu)想得以成為現(xiàn)實(shí)�！霸谶@里，我們可以看到3D打印在實(shí)踐中的另一項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，即原型制造。3D打印工藝能夠幫助業(yè)余愛好者和像Formhand這樣的初創(chuàng)公司快速生產(chǎn)獨(dú)一無(wú)二的部件，最重要的是，成本也比較低�！盇CEO®機(jī)械工程師Seitz表示。

拓展醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用
除了工業(yè)方面的應(yīng)用拓展，有機(jī)硅良好的生物相容性與3D打印技術(shù)定制化特征的結(jié)合，還幫助瓦克化學(xué)拓寬了醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用市場(chǎng)。

據(jù)柳麗君介紹，定制化解剖模型在當(dāng)今的醫(yī)療應(yīng)用中具有顯著優(yōu)勢(shì)。它們?cè)谂R床訓(xùn)練、手術(shù)計(jì)劃可視性和模擬性、病情告知以及醫(yī)療器械開發(fā)過(guò)程中的模擬環(huán)節(jié)均大有用武之地，還可用作精密假肢的定制模型。

ACEO®醫(yī)用解剖模型

有機(jī)硅彈性體具有出色的柔韌性與彈性，并且可以切開和縫合，尤其適用于復(fù)制血管、心臟、肌肉或皮膚等柔軟的組織，而ACEO®基于有機(jī)硅彈性體的“按需噴墨”技術(shù)可用于打印結(jié)構(gòu)復(fù)雜的三維解剖模型，二者的結(jié)合，使得模擬生物力學(xué)的逼真度達(dá)到前所未有的水平。

3D打印有機(jī)硅解剖模型在臨床應(yīng)用、大學(xué)及研究機(jī)構(gòu)中扮演著越來(lái)越重要的角色。

據(jù)ACEO®全球市場(chǎng)總監(jiān)Egbert Klaassen介紹：“采用真正的有機(jī)硅彈性體打印而成的解剖模型展現(xiàn)了解剖模型所能達(dá)到的極致逼真度。瓦克與多家大學(xué)、診所和研究機(jī)構(gòu)的專家共同開發(fā)了一個(gè)包括血管、主動(dòng)脈弓、主動(dòng)脈瓣和三尖瓣模型在內(nèi)的基礎(chǔ)產(chǎn)品系列，并計(jì)劃在大眾市場(chǎng)上推廣。”

據(jù)了解，由瓦克與埃爾朗根-紐倫堡大學(xué)合作開發(fā)的系列模型目前已正式上市。

負(fù)責(zé)ACEO®中國(guó)市場(chǎng)的柳麗君表示，“目前中國(guó)醫(yī)療市場(chǎng)具有很大潛力，但中國(guó)用戶對(duì)有機(jī)硅材料的認(rèn)知度較低，市場(chǎng)仍有待拓展�！�

目前，ACEO®團(tuán)隊(duì)正致力于開拓中國(guó)醫(yī)療市場(chǎng)，其有機(jī)硅3D設(shè)備在剛結(jié)束不久的中國(guó)國(guó)際進(jìn)口博覽會(huì)首次離開德國(guó)本土登臺(tái)亮相，吸引了大批行業(yè)人士關(guān)注�！跋嘈烹S著醫(yī)療行業(yè)對(duì)于有機(jī)硅彈性體材料的認(rèn)識(shí)逐漸深入，有機(jī)硅橡膠在醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域會(huì)變得越來(lái)越廣泛�！绷�麗君說(shuō)。

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