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德國鐵路的日常維護是令工程師非常頭疼的事情。

長達100多年的鐵路歷史使得行駛在德國鐵路網的列車多達100余種，種類繁多的零配件成為維修部門的沉重負擔。然而，由于種種原因，部分零配件已經停產，配件供應鏈出現了嚴重斷裂。為了解決配件供應的難題，德國鐵路股份公司想到了3D打印技術。

3D打印技術具備諸多傳統注塑無可比擬的優勢，它無需使用任何工具或模具，便可直接將數字模型轉換為實物，可以大幅縮短工藝周期，從而降低生產成本，尤其適用于建模或小批量生產。

2015年，德國鐵路股份公司推出了覆蓋全公司的3D打印項目， 其中一項用于安裝在列車制動器控制閥內的膜片，厚度只有4毫米，對材料的強度和柔韌性要求非常高。在反復的市場篩選過程中，德國鐵路公司選中了瓦克的品牌ACEO?，他們的有機硅材料和3D打印技術非常符合膜片制品的要求。

采用ACEO? 3D打印工藝制造的硅橡膠膜片

ACEO? 的有機硅材料何以得到要求嚴苛的德國鐵路股份公司的青睞？有機硅又是如何跟3D打印發生關系的？

有機硅學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。據瓦克化學高級技術經理柳麗君介紹，“有機硅材料源自大自然的硅礦（砂石），與大多數源于原油的合成橡膠相比，有機硅的硅-氧鏈結構相比碳-碳鏈具有更高的鍵能， 能耐受更高的溫度及UV輻射等環境老化。其自由旋轉的側鏈結構更可使這種材料在低至-50攝氏度環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，有機硅材料具有良好的食品安全性及生物相容性，可以廣泛應用于食品接觸或醫療器械等，這也是很多合成橡膠所無法比擬的。“

有機硅的卓越性能是得到德國鐵路股份公司認可的很重要的前提。當然，這還跟瓦克化學在有機硅3D打印的提前布局密不可分。

 打造全球首家3D打印彈性體服務網絡商店

3D打印技術與有機硅材料結合，使得許多傳統注塑無法滿足的需求得以實現，比如在交通運輸或機械設備等工業領域以及醫療領域，快速建模、產品小批量生產以及按需生產備件都非常重要。

基于這樣的市場需求，瓦克化學在2016德國國際橡塑展上展出推出了全球首臺可工業用的有機硅3D打印機，同時開創了一種新的商業模式——為所有涉及彈性體的3D打印服務創立了ACEO?品牌，因此，瓦克化學成為全球第一家通過3D打印工業化生產彈性體的公司。

為了促進3D打印技術發展，瓦克在博格豪森生產基地附近興建了一個面積為700平方米的增材制造技術中心。“與嚴謹著稱的瓦克傳統業務不同的是，ACEO?團隊氛圍非常開放。”柳麗君稱。

ACEO?的銷售模式與瓦克傳統業務也有很大區別。柳麗君指出， “ACEO?的3D打印不會單獨出售材料、設備或者軟件，我們提供的是定制化解決方案。”

ACEO?3D打印服務的銷售模式主要是通過網絡商店，用戶可以通過跟德國方面的客服人員取得聯系，將設計圖紙上傳到客服服務端，由專門的開發工程師去審核用戶的開發需求，評估方案可行性。篩選通過后，開發工程師根據設計圖紙打印出產品，并最終把制品以及設計方案交付給用戶，設計方案的所有權為用戶本人。

除了這種基于網店的數字商業模式之外，瓦克還推出了“開放打印實驗室”，客戶可以在該實驗室現場接受個人培訓，這在業內尚屬首創。

 助力自動化革命

位于博格豪森的瓦克ACEO?園區一片寂靜，只聽見復印機大小的盒子發出的嗡嗡聲。這個嗡嗡作響的盒子便是瓦克工程師開發的全球第一臺工業級有機硅3D打印機。

自誕生以來，它成功地把許多聰明的想法變成了有形的物體，德國不倫瑞克的Formhand公司開發的機器人手爪就是其中之一。該彈性夾具由有機硅制成，并采用了瓦克ACEO?3D技術。

這個不起眼的部件僅一個拇指大小，形狀像圓柱形容器：頂部閉合，底部開口，內部中空。然而，盡管看起來平淡無奇，它卻是相關人員多年努力工作、勇于堅持、且精雕細琢的成果。

據該項技術發明人Holger Kunz回憶道，“那天晚上，我和創業伙伴Christian L?chte提到了這個在當時尚未得到解決的問題：如何開發一個能夠抓起極薄材料的機器人手爪。” 這項技術可用于抓取任何需要移動的物體，可以為公司節省大量用于改造自動控制裝置的時間和成本。決心將想法付諸實踐后， Kunz來到了瓦克，希望拓展產品的應用領域。他的U盤里裝著藍色硅帽的電子版設計圖紙，這是一張尺寸很小的新款吸附墊的草圖。開發這種新形狀的目的，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，并將其移動到另一個位置。

      在ACEO?團隊幫助下，Kunz的構想得以成為現實。“在這里，我們可以看到3D打印在實踐中的另一項優勢，即原型制造。3D打印工藝能夠幫助業余愛好者和像Formhand這樣的初創公司快速生產獨一無二的部件，最重要的是，成本也比較低。”ACEO?機械工程師Seitz表示。

 拓展醫學領域應用

除了工業方面的應用拓展，有機硅良好的生物相容性與3D打印技術定制化特征的結合，還幫助瓦克化學拓寬了醫療領域的應用市場。

據柳麗君介紹，定制化解剖模型在當今的醫療應用中具有顯著優勢。它們在臨床訓練、手術計劃可視性和模擬性、病情告知以及醫療器械開發過程中的模擬環節均大有用武之地，還可用作精密假肢的定制模型。

ACEO?醫用解剖模型

有機硅彈性體具有出色的柔韌性與彈性，并且可以切開和縫合，尤其適用于復制血管、心臟、肌肉或皮膚等柔軟的組織，而ACEO?基于有機硅彈性體的“按需噴墨”技術可用于打印結構復雜的三維解剖模型，二者的結合，使得模擬生物力學的逼真度達到前所未有的水平。

3D打印有機硅解剖模型在臨床應用、大學及研究機構中扮演著越來越重要的角色。

據ACEO?全球市場總監Egbert Klaassen介紹：“采用真正的有機硅彈性體打印而成的解剖模型展現了解剖模型所能達到的極致逼真度。瓦克與多家大學、診所和研究機構的專家共同開發了一個包括血管、主動脈弓、主動脈瓣和三尖瓣模型在內的基礎產品系列，并計劃在大眾市場上推廣。”

據了解，由瓦克與埃爾朗根-紐倫堡大學合作開發的系列模型目前已正式上市。

負責ACEO?中國市場的柳麗君表示，“目前中國醫療市場具有很大潛力，但中國用戶對有機硅材料的認知度較低，市場仍有待拓展。”

目前，ACEO?團隊正致力于開拓中國醫療市場，其有機硅3D設備在剛結束不久的中國國際進口博覽會首次離開德國本土登臺亮相，吸引了大批行業人士關注。“相信隨著醫療行業對于有機硅彈性體材料的認識逐漸深入，有機硅橡膠在醫療行業的應用領域會變得越來越廣泛。”柳麗君說。