Flexibilität freischalten: Ein umfassender Leitfaden zum 3D-Druck von Silikon

Lisa Ernst · 20.03.2026 · Technologie · 15 min

Die Fähigkeit, filigrane, flexible Objekte aus Silikon herzustellen, hat zahlreiche Industrien von medizinischen Geräten bis hin zu Konsumgütern revolutioniert. Jahrelang kämpften Ingenieure und Designer mit den Herausforderungen bei der Herstellung dieser weichen, biegsamen Komponenten, oft verbunden mit hohen Kosten und langen Lieferzeiten. Jetzt verschieben Innovationen im 3D-Druck diese Landschaft dramatisch und bieten beispiellose Geschwindigkeit und Designfreiheit.

Quelle: Dieses Bild unterstreicht die transformative Wirkung des 3D-Drucks auf die Silikonteilproduktion und zeigt die filigranen, flexiblen Objekte, die er nun für verschiedene Branchen schaffen kann.

Kurze Zusammenfassung

Hier ist ein kurzer Überblick darüber, was wir zum Thema 3D-Druck von Silikon behandeln werden:

• Direkter Silikon-3D-Druck: Aktuelle Fortschritte, insbesondere bei Materialien wie Formlabs' Silicone 40A Resin, ermöglichen den direkten Druck von 100% reinen Silikonteilen mit hervorragender Flexibilität und Haltbarkeit. Diese Methode ist ideal für die schnelle Prototypenentwicklung und Kleinserienfertigung.
• Silikonähnliche Materialien: Verschiedene 3D-Drucktechnologien (FDM, SLA, SLS) bieten Materialien mit silikonähnlichen Eigenschaften, die jeweils eigene Kompromisse in Bezug auf Präzision, Kosten und Materialeigenschaften aufweisen.
• 3D-gedruckte Formen für Silikon-Guss: Ein sehr effektives indirektes Verfahren beinhaltet das 3D-Drucken von Formen und anschließend das Gießen von echtem Silikon hinein. Dieser Ansatz ist vielseitig, kostengünstig und ermöglicht die Verwendung verschiedener Silikonarten, was ihn für eine breite Palette von Anwendungen von Prototypen bis hin zu Endverbrauchsteilen geeignet macht.
• Wichtige Überlegungen: Faktoren wie Shore-Härte, Aushärtezeiten und Formdesign (Ein-Teil- vs. Zwei-Teile-Formen, Entlüftung, Ausrichtungsmerkmale) sind entscheidend für eine erfolgreiche Silikonteilproduktion.

Silikonteile und die Entwicklung ihrer Produktion

Die Herstellung von weichen oder flexiblen Teilen in Kleinserien stellt oft erhebliche technische Hürden dar, die sowohl teuer als auch zeitaufwendig sind. Silikon, ein vielseitiges synthetisches Gummi, kann für eine riesige Palette von Anwendungen konfiguriert werden, darunter Dichtungen, Verbinder, tragbare Geräte, medizinische Geräte, Robotergriffe, Kochutensilien und sogar thermische oder elektrische Isolierungen. Die traditionelle Silikonproduktion stützt sich weitgehend auf etablierte Verfahren wie Spritzgießen, Formpressen oder Gießen. Obwohl der direkte 3D-Druck von Silikon existiert, war seine hohe Viskosität historisch gesehen extrem erschwert für präzises Drucken. Darüber hinaus erhitzt und extrudiert sich Silikon im Gegensatz zu Photopolymeren nicht leicht und härtet normalerweise nicht mit UV-Licht aus.

Die Landschaft erschwinglicher Silikon-3D-Drucklösungen beginnt sich erst seit kurzem abzuzeichnen. Lange Zeit waren Silikon-3D-Drucker, die mit 100% reinem Silikon arbeiten konnten, experimentell und mit immensen Kosten verbunden, oft über 100.000 €. Das Jahr 2023 markierte jedoch einen Wendepunkt, als Formlabs das Silicone 40A Resin einführte, das erste wirklich zugängliche 3D-Druckmaterial aus 100% reinem Silikon. Dieses innovative Material, das auf der Pure Silicone Technology™ von Formlabs basiert, vereint nahtlos die wünschenswerten Eigenschaften von Gießsilikon mit den unbestreitbaren Vorteilen des 3D-Drucks. Es ermöglicht die In-House-Produktion von reinen Silikonteilen innerhalb von Stunden und macht herkömmliche Werkzeug- und Gussverfahren überflüssig.

Direkter Silikon-3D-Druck mit Formlabs

Mit der spezialisierten 3D-Drucklösung von Formlabs, die den Form 3B+ Drucker (ab 3499 €) nutzt, können Unternehmen jetzt 100% Silikonteile intern herstellen. Teile, die mit Silicone 40A Resin gedruckt werden, weisen eine Shore-Härte von 40A, eine Reißdehnung von 230% und eine Reißfestigkeit von 12 kN/m auf. Diese robusten Eigenschaften machen sie ideal für Anwendungen, die sowohl Flexibilität als auch Haltbarkeit durch wiederholtes Dehnen, Biegen und Komprimieren erfordern. Solche 3D-gedruckten Teile weisen auch eine beeindruckende Rückstellverformung von 34% auf und behalten über einen weiten Bereich von -25°C bis 125°C ihre chemische und thermische Beständigkeit bei. Entscheidend ist, dass sie feine Details bis zu 0,3 mm nachbilden können, was selbst die komplexesten Geometrien ermöglicht.

Der direkte Silikon-3D-Druck mit Silicone 40A Resin erweist sich als unschätzbar wertvoll für schnelle Prototypenentwicklung, die Herstellung von Fertigungshilfsmitteln, Werkzeugen, Kleinserienfertigung und die Herstellung kundenspezifischer Einzelkomponenten. Seine Anwendungen reichen von der Prototypenentwicklung für elastomere Konsumgüter über Automobilkomponenten und Industriezubehör wie Verbinder, Tüllen, Aktuatoren, Tastaturen und Armbänder. Diese Technologie ermöglicht auch die kostengünstige Produktion von Kleinmengen oder einzigartigen Endverbrauchsteilen, wie z.B. kundenspezifischen Dichtungen. Beispiele hierfür sind hochwertige, langlebige kundenspezifische Fertigungshilfsmittel und Werkzeuge, einschließlich flexibler Gussformen, Vorrichtungen, Lehren und Maskierungshilfen. Komponenten für medizinische Geräte, patientenspezifische Prothesen und audiologische Anwendungen profitieren ebenfalls erheblich von diesem präzisen Ansatz.

Unternehmen nutzen diese Fortschritte bereits aktiv. FINIS beispielsweise verwendete 3D-gedruckte Silikondichtungen und -knöpfe für funktionale Prototypen ihrer intelligenten Schwimmbrillen. Dies ermöglichte dem FINIS-Team, Dichtungen in nur acht Stunden für 10 € pro Stück zu drucken, ein starker Kontrast zu den 1000 € Kosten und der dreiwöchigen Lieferzeit für externe Urethangussverfahren. Dorman Products, ein Hersteller von Automobilteilen, setzte den Silikon-3D-Druck für kundenspezifische Dichtungen ein, um neue Produkte effektiv auf Druck zu testen. HGM Automotive Electronics qualifizierte nach strengen internen Tests sogar 3D-gedruckte Komponenten aus Silicone 40A Resin für Endverbraucheranwendungen im Automobilbereich.

Silikonähnliche Materialien und Alternativen

Obwohl der direkte Silikon-3D-Druck deutliche Vorteile bietet, bieten andere 3D-Druckverfahren Materialien mit attraktiven silikonähnlichen Eigenschaften.

FDM-3D-Druck

Fused Deposition Modeling (FDM) bietet thermoplastische Polyurethane (TPU) und thermoplastische Elastomere (TPE) als flexible Materialien mit Shore-Härten von 45A bis 90A. Die Hauptvorteile von FDM-Alternativen sind die günstigeren Preise sowohl für Drucker als auch für Materialien. FDM leidet jedoch typischerweise unter geringerer Präzision, reduzierter Maßhaltigkeit, begrenzter Auflösung und generell geringerer Teilequalität, Festigkeit und Designfreiheit. Silikonähnliche FDM-Materialien sind in der Regel weniger robust als Standard-Silikon, nicht lebensmittelecht, haben eine geringere Hitzebeständigkeit und bieten weniger Optionen für Farbe und Transluzenz.

SLA-3D-Druck

Stereolithographie (SLA) 3D-Druck bietet hohe Präzision und eine breite Palette von Materialien für silikonähnliche Prototypen oder Endverbrauchsteile. SLA-Teile weisen eine glatte Oberflächenbeschaffenheit und eine größere Designfreiheit als FDM auf. Silikonähnliche SLA-Harze sind im Allgemeinen weniger robust als Standard-Silikon, nicht lebensmittelecht und nicht typischerweise biokompatibel (obwohl einige hautfreundlich sein können) und haben eine geringere thermische Beständigkeit. SLA-Materialien können transluzent und farbig sein und sind mit Shore-Härten von 30A bis 90A erhältlich. Formlabs bietet beispielsweise Elastic 50A Resin, Flexible 80A Resin und Rebound Resin als ausgezeichnete silikonähnliche SLA-Materialalternativen an.

SLS-3D-Druck

Selektives Lasersintern (SLS) ist ein additiver Fertigungsprozess, der häufig in industriellen Anwendungen eingesetzt wird und sich durch hohe Genauigkeit und uneingeschränkte Designfreiheit auszeichnet. SLS-Materialien mit silikonähnlichen Eigenschaften umfassen TPU, TPE und TPA mit Shore-Härten von 45A bis 90A. Formlabs' TPU 90A Powder ist ein besonders widerstandsfähiges Elastomer, das sich für langlebige Produkte mit hoher Bruchdehnung und erhöhter Reißfestigkeit eignet. Dieses Pulver wird häufig für flexible, hautfreundliche Prototypen und Endverbrauchsteile wie tragbare Geräte, Polster, Dämpfer, Greifer, Dichtungen, Sohlen, Schienen, Orthesen und Prothesen verwendet. Teile, die mit silikonähnlichen SLS-Materialien hergestellt werden, sind maßhaltig, langlebig, abrieb- und verschleißfest und bieten die höchste Temperaturbeständigkeit. Nachbearbeitung kann SLS-Teile biokompatibel, hautfreundlich und lebensmittelecht machen. Nachteile von SLS sind begrenzte Farb- und Transluzenzoptionen und mögliche Verformungen von dünnwandigen Designs während des Abkühlens.

Herstellung von Silikonteilen mit 3D-gedruckten Formen

Eine weitere bedeutende Anwendung des 3D-Drucks ist die Herstellung schneller Werkzeuge für das Formen und Gießen von Silikonteilen. Dies ermöglicht es Herstellern, die Lücke zwischen Prototyping und Massenproduktion von Silikonkomponenten effektiv zu schließen.

Der Designprozess für Formen beginnt in der CAD-Software, wo Designer sorgfältig Formen erstellen, die für das Formpressen, Spritzgießen, Überformen oder sogar für Opferformen geeignet sind. Ein geeignetes Harz und ein SLA-3D-Drucker, wie z. B. von Formlabs, werden dann verwendet, um die Form präzise zu drucken. Nach dem Druck erfordert die Form eine sorgfältige Vorbereitung für das Befüllen, was das Auftragen von Schutzbeschichtungen und Formtrennmitteln beinhaltet. Das gewünschte Silikonmaterial wird dann vorbereitet und in die Form gegossen. Nach dem Entformen wird das Silikonteil sorgfältig getrimmt und gegebenenfalls nachbearbeitet. Dieses In-House-Rapid-Tooling ermöglicht die entscheidende Validierung von Design- und Materialentscheidungen vor der Serienproduktion und ermöglicht die effiziente Herstellung kundenspezifischer Endverbrauchsteile.

Unternehmen wie Google ATAP haben 3D-gedruckte Replikate eingesetzt, um die Kosten um über 100.000 $ zu senken und Testzyklen von drei Wochen auf nur drei Tage zu verkürzen. Dame Products verwendet Insert-Molding mit 3D-gedruckten Formen, um die interne Hardware von Beta-Prototypen wunderschön in Silikon zu integrieren. Psyonic verwendet Silikon-Insert-Molding für seine Prothesenfinger, die aus einem starren, 3D-gedruckten Kern bestehen, der mit Silikon überformt ist. Robotikhersteller wie RightHand Robotics verwenden denselben Prozess zur Herstellung von Greifern für ihre fortschrittlichen Roboter. OXO, ein renommierter Hersteller von Küchenutensilien, verwendet 3D-Druck für die Prototypenentwicklung von gummiartigen Teilen wie Dichtungen unter Verwendung von 3D-gedruckten Matrizen für das Formpressen von Zweikomponenten-Silikon. Das Medizintechnikunternehmen Cosm fertigt patientenspezifische Pesser durch Drucken von Formen auf einem SLA-3D-Drucker und Einspritzen von biokompatiblem Silikon. Die Herstellung von kundenspezifischen Otoplastiken durch 3D-Druck hat die Audiologie revolutioniert, mit weitreichenden Anwendungen in Hörgeräten, Gehörschutz und Ohrhörern. Jaco Snyman von Dreamsmith Studios hat ebenfalls 3D-gedruckte Formen für seine hyperrealistischen Silikonrepliken und Masken fachmännisch eingesetzt.

Quelle: property24.com

Jaco Snyman, hier abgebildet, hat erfolgreich 3D-gedruckte Formen zur Herstellung hyperrealistischer Silikonrepliken und Masken für Dreamsmith Studios eingesetzt.

Silikon besteht aus Polymeren mit Siliziumketten, die sich durch eine chemische Katalysatorreaktion von flüssigem zu Gummizustand verwandeln. Raumtemperaturvulkanisierendes (RTV) Silikonkautschuk erfasst filigrane Oberflächendetails und haftet nach dem Aushärten chemisch nicht an 3D-gedruckten Formen. Mechanische Bindungen sind jedoch möglich, wenn Silikon auf poröse Oberflächen gegossen wird. Flüssigsilikone sind entweder Zweikomponenten- oder Einkomponenten-Systeme mit einem Katalysator. Platinkatalysierte Silikone sind teurer, bieten aber eine bessere langfristige Dimensionsstabilität und geringen Schrumpf, während zinnkatalysierte Silikone kostengünstiger, aber weniger haltbar und anfälliger für größeren Schrumpf sind. Die Aushärtezeit für Flüssigsilikone liegt typischerweise zwischen zehn Minuten und mehreren Stunden. Silikonknete, eine praktische Zweikomponentenmischung, wird von Hand gemischt, hat eine Shore-Härte von 40A (ähnlich einem Radiergummi), härtet in weniger als 20 Minuten aus und weist praktisch keinen Schrumpf auf. Aus Sicherheitsgründen müssen stets Sicherheitsdatenblätter konsultiert werden, um die Kompatibilität mit Haut und Schleimhäuten sowie die Lebensmittelsicherheit zu überprüfen.

Die Shore-Härte von gummiartigen Materialien wird genau auf der Shore-Härteskala A (für weichere Materialien) oder D (für härtere Materialien) gemessen.

Quelle: super-silicon.com

Dieses detaillierte Diagramm veranschaulicht die Shore-Härteskala, die entscheidend für das Verständnis der Flexibilität und Steifigkeit verschiedener Materialien wie Silikon ist.

Silikon widersteht Hitze und Kälte (von -65°C bis 400°C), verschiedenen chemischen Einflüssen und Pilzen. Silikonformen sind von Natur aus flexibel, leicht und weniger bruch- oder splitteranfällig, was eine beeindruckende Dehnung von bis zu 700% ermöglicht. Sie können für viele Zyklen wiederverwendet werden, wobei ihre Lebensdauer von der Gussfrequenz und der Komplexität des Designs abhängt. Silikon ist jedoch im Allgemeinen teurer als Latex und Gummi und kann bei übermäßiger Kraftreißen.

Einteilige Silikonformen eignen sich perfekt für Designs mit einer flachen Seite und ohne tiefe Hinterschneidungen. Zweiteilige Silikonformen sind eine bessere Wahl für die Reproduktion komplexer 3D-Mastermodelle, die keine flache Seite oder tiefe Hinterschneidungen aufweisen. Zweiteilige Formen teilen sich intelligent in zwei Hälften, die einen präzisen, befüllbaren 3D-Hohlraum bilden. Ausrichtungsmerkmale, wie z. B. zylindrische Stifte, gewährleisten eine korrekte und konsistente Ausrichtung der Formteile. Schräge Aufhebelungspunkte sind ebenfalls enthalten, um die einfache Trennung der Formhälften zu erleichtern. Die Trennfläche der Form muss während des Designs sorgfältig berücksichtigt werden. Beim Eingießen von Silikon in die Form sollte es aus ausreichender Höhe (mindestens 10 cm) direkt in eine Ecke des Hohlraums gegossen werden, um Luftblasen zu minimieren. Ein Formtrennmittel muss auf alle Oberflächen aufgetragen werden, die nicht miteinander haften sollen. Luftblasen im Silikon können durch einen vibrierenden Gerät oder durch sorgfältiges, kontrolliertes Rühren weiter minimiert werden.

Zweikomponenten-RTV-Formsysteme (Additionsvulkanisation) eignen sich besonders gut zur Herstellung flexibler Teile. Gießfähige Zweikomponenten-Silikonformmasse mit einer Shore-Härte von A30 entspricht einem Weichgummi. Zur Orientierung: Eine Shore-Härte von A10 entspricht Gummibärchen, A50-A70 entspricht Autoreifen und A100 ist vergleichbar mit Hartplastik. Silikon ist praktisch schrumpffrei und oft lebensmittelecht, mit einer Temperaturbeständigkeit von –50°C bis 180°C (und kurzzeitig bis 250°C). Mehrteilige Formen ermöglichen ein sauberes Entformen, da Silikon Entformungsschrägen und kleine Hinterschneidungen gut verträgt. Die Verwendung spezieller Trennmittel wie Trennwachs oder PVA-Lack ist bei Silikon oft nicht erforderlich.

Die Komponenten der Formmasse werden präzise nach Gewicht gemischt, wobei eine elektronische Küchenwaage sehr hilfreich ist. Eine Faustregel besagt, dass etwa 1,3 Gramm gemischtes Silikon ein Volumen von 1 ml oder 1 cm³ ergeben. Die vorbereitete Mischung wird vorsichtig in die Form gegossen und härtet je nach Produkt typischerweise innerhalb weniger Minuten bis zu 48 Stunden aus. Produkte mit einer Topfzeit von etwa 30 Minuten und einer Aushärtezeit von 24 Stunden sind in der Regel für viele Anwendungen gut geeignet. Negativformen können effektiv mit Malerkrepp oder Power-Tape abgedichtet werden, um ein Auslaufen zu verhindern. Für komplexere, geschlossene Formen müssen Lüftungskanäle (ca. 1 mm dicke Löcher) strategisch vorgesehen werden. Silikon wird über eine zentrale Einfüllöffnung zugeführt, bis es aus allen Lüftungsöffnungen austritt. Für kleinere Querschnitte kann leichter Druck (z. B. mit einer Spritze) von Vorteil sein, ohne zusätzliche Luft einzubringen. Nach dem Aushärten wird überschüssiges Material vorsichtig mit einem scharfen Messer entfernt. Das Entformen erfolgt vorsichtig mit einem dünnen, flachen Schraubendreher oder dem Rücken eines Messers. Anschnitte und Lüftungskanäle werden sauber mit einer scharfen Rasierklinge oder einem Seitenschneider entfernt. Verbleibende Unvollkommenheiten können mit angefeuchtetem Feinstkornschleifpapier geglättet werden. Das Gussteil kann dann gründlich mit Seife und Wasser gewaschen werden, um Rückstände zu entfernen. Formen können mehrfach wiederverwendet werden; Lüftungsöffnungen müssen möglicherweise gelegentlich gereinigt werden, und es sollte bei Bedarf ein neues Formtrennmittel aufgetragen werden. Iteratives Anpassen und Verfeinern von Formdesigns ist eine gängige Praxis, um Verbindungspunkte, Zentrierstifte oder Lüftungsöffnungen für optimale Ergebnisse anzupassen.

Vergleichende Übersicht über Silikon-3D-Druckmethoden

Um Ihnen die Auswahl des besten Ansatzes für Ihr Projekt zu erleichtern, finden Sie hier eine Vergleichstabelle verschiedener Silikon-3D-Druckmethoden:

Fazit

Die Integration des 3D-Drucks in die Produktion von Silikonkomponenten markiert einen bedeutenden und aufregenden Fortschritt. Ob durch direkten Silikon-3D-Druck oder den strategischen Einsatz von 3D-gedruckten Formen, Hersteller verfügen nun über vielseitigere, kostengünstigere und schnellere Wege zur Herstellung wichtiger flexibler Teile. Diese hochmodernen Technologien ermöglichen iterative Designprozesse, erleichtern kundenspezifische Fertigung und ermöglichen hochspezialisierte Anwendungen, was letztendlich die Innovation in verschiedenen Branchen beschleunigt, von innovativem Produktdesign bis hin zu hochpräzisen medizinischen Geräten. Da Materialwissenschaft und Druckfähigkeiten ihre unaufhaltsame Entwicklung fortsetzen, werden die Möglichkeiten für maßgeschneiderte Silikonlösungen nur noch weiter expandieren und beeindrucken.