Silikon ist ein faszinierendes Material. Es ist flexibel, robust, unbedenklich für den menschlichen Körper und hält extremen Temperaturen stand. Dadurch ist es in vielen verschiedenen Branchen einsetzbar. Wissenschaftler und Ingenieure wollten jahrelang direkt mit Silikon im 3D-Druckverfahren arbeiten, doch das war sehr schwierig. Ab 2025 lautet die Antwort auf die Frage „Kann man Silikon im 3D-Druckverfahren herstellen?“: Ja. Allerdings ist es nicht so einfach, wie eine neue Materialrolle in einen herkömmlichen 3D-Drucker einzulegen.

Dieser Leitfaden bietet Ihnen eine klare Anleitung für alle, die Silikonteile herstellen möchten. Wir erklären, warum Silikon früher schwer zu drucken war, beschreiben die Spezialmaschinen, die dies heute ermöglichen, zeigen aktuelle Anwendungsgebiete auf und stellen wichtige Alternativen für Anwender ohne Zugang zu teurer Industrieausrüstung vor. Ob Ingenieur, Produktdesigner, Mediziner oder ambitionierter Bastler – dies ist Ihre umfassende Informationsquelle zum Thema 3D-gedrucktes Silikon.

Das Hauptmaterialproblem

Die einfache Antwort lautet: Ja, man kann direkt mit 100 % reinem Silikon im 3D-Druckverfahren drucken. Die komplexere Antwort betrifft das Wie, und dazu muss man zunächst den grundlegenden Materialunterschied verstehen. Die meisten gängigen 3D-Drucker sind für Thermoplaste ausgelegt, Silikon hingegen ist ein Duroplast.

Thermoplaste wie die bekannten Kunststoffe PLA und ABS verhalten sich vorhersehbar. Sie schmelzen beim Erhitzen und verfestigen sich beim Abkühlen wieder. Dieser Schmelz-, Druck- und Abkühlzyklus ist die Grundlage des Fused Deposition Modeling (FDM) und lässt sich leicht steuern.

Duroplaste, einschließlich Silikon, verhalten sich völlig anders. Sie schmelzen nicht. Stattdessen härten sie aus, indem sie eine dauerhafte chemische Reaktion durchlaufen, die sie von einer Flüssigkeit oder Paste in einen Feststoff verwandelt. Diese Reaktion kann durch Mischen zweier Komponenten, Zufuhr von Wärme oder UV-Bestrahlung ausgelöst werden. Einmal ausgehärtet, kann ein Duroplast nicht wieder geschmolzen werden. Genau deshalb kann man eine Silikonrolle nicht in einen Standard-3D-Drucker einlegen; sie würde einfach verbrennen und verkohlen, anstatt zu schmelzen und zu fließen. Dieser grundlegende Unterschied, kombiniert mit der Dicke von Silikon (es lässt sich nur schwer durch eine kleine Düse pressen), erfordert völlig andere Druckmaschinen und -methoden.

Direktdrucktechnologien

Zur Lösung der Probleme beim Drucken von Duroplasten wurden verschiedene spezielle Fertigungstechnologien entwickelt. Dabei handelt es sich mittlerweile um industrielle Verfahren, die den fortschrittlichsten verfügbaren direkten Silikondruck darstellen.

Modellierung der Flüssigkeitsablagerung (LDM)

Das Flüssigdepositionsmodellieren (LDM) ist dem herkömmlichen FDM-Druckverfahren am ähnlichsten. Anstelle einer erhitzten Düse, die geschmolzenes Kunststofffilament ausstößt, verwendet ein LDM-System einen luftbetriebenen oder mechanischen Spender – ähnlich einer sehr präzisen Spritze –, um flüssiges oder pastenartiges Silikonmaterial Schicht für Schicht aufzutragen.

Die entscheidende Innovation liegt in der Aushärtung des Materials. Direkt im Druckkopf ist ein System integriert, das das Material nahezu augenblicklich nach dem Aufbringen aushärtet. Dies geschieht üblicherweise durch eine fokussierte UV-Lichtquelle oder präzise Wärmezufuhr, wodurch die chemische Vernetzung eingeleitet und das Silikon verfestigt wird. Diese sofortige Aushärtung ist unerlässlich, damit das Bauteil seine Form behält und die nächsten Schichten auf einer stabilen Grundlage aufgebaut werden können. Der Prozess ist ein fein abgestimmtes Zusammenspiel von Pressung und gleichzeitiger Aushärtung.

Vat-Photopolymerisation (VPP)

Die Vat-Photopolymerisationstechnologien (VPP), zu denen bekannte Verfahren wie Stereolithographie (SLA) und Digital Light Processing (DLP) gehören, wurden auch für Silikon adaptiert. Bei diesem Verfahren wird eine Bauplattform in ein Becken mit flüssigem, lichtreaktivem Silikonharz abgesenkt.

Eine Lichtquelle – entweder ein hochfokussierter Laser oder ein Digitalprojektor – beleuchtet das Harz selektiv von unten und zeichnet dabei den Querschnitt des Bauteils für die jeweilige Schicht nach. Das Licht löst den Aushärtungsprozess aus und härtet das Harz nur in den beleuchteten Bereichen. Anschließend fährt die Plattform um eine Schichtdicke nach oben, und der Vorgang wiederholt sich, bis das gesamte Bauteil aufgebaut ist. Das VPP-Verfahren für Silikone zeichnet sich durch seine Fähigkeit aus, Bauteile mit sehr hoher Detailgenauigkeit, glatten Oberflächen und komplexen Strukturen herzustellen, die mit Pressverfahren nur schwer zu realisieren wären.

Materialstrahl

Material Jetting ist ein hochpräzises industrielles Verfahren, das ähnlich wie ein 2D-Tintenstrahldrucker funktioniert, jedoch dreidimensionale Objekte erzeugt. Dabei bewegen sich Druckköpfe mit Hunderten winziger Düsen über die Bauplattform und platzieren Tausende winziger Silikontröpfchen.

Die aufgesprühten Tröpfchen werden sofort durch eine UV-Lichtquelle ausgehärtet, die sich entlang des Druckkopfes bewegt. Der entscheidende Vorteil des Materialauftrags liegt in der Möglichkeit, mit mehreren Materialien gleichzeitig zu drucken. So lassen sich Bauteile mit unterschiedlichen Eigenschaften herstellen, beispielsweise mit verschiedenen Härtegraden, Farben oder sogar durch die Kombination von starren und flexiblen Materialien in einem einzigen Druckvorgang. Das macht es zu einem äußerst leistungsfähigen Werkzeug für die Fertigung komplexer, multifunktionaler Bauteile.

Vorteile gegenüber dem Formen

Angesichts etablierter Fertigungsmethoden wie Spritzguss und Gießen mag man sich fragen, warum die Industrie so stark in den direkten 3D-Silikondruck investiert. Die Antwort liegt in einer Reihe überzeugender Vorteile, die neue Möglichkeiten in Design und Produktion eröffnen.

Unbegrenzte Gestaltungsfreiheit

Traditionelles Gießen stößt an die Grenzen der Werkzeugphysik. Ein Bauteil muss so konstruiert sein, dass es sich aus einer starren Form entnehmen lässt. Dies schränkt Hinterschneidungen, interne Kanäle und die Gesamtkomplexität der Form ein. Der 3D-Druck überwindet diese Grenzen. Er ermöglicht die Herstellung komplexer interner Gitterstrukturen zur Gewichtsreduzierung bei gleichzeitiger Beibehaltung der Festigkeit, organischer Formen, die sich perfekt an den menschlichen Körper anpassen, und detaillierter interner Strukturen, deren Herstellung mit einer Form schlichtweg unmöglich oder extrem kostspielig wäre.

Schnelle, flexible Prototypenerstellung

Der Produktentwicklungszyklus wird durch 3D-Druck drastisch beschleunigt. Die Herstellung der Werkzeuge (Formen) für den Spritzguss ist ein kostspieliger und zeitaufwändiger Prozess, der Wochen oder sogar Monate dauern kann. Wird ein Konstruktionsfehler entdeckt, ist die Modifizierung oder Neuanfertigung des Werkzeugs ebenso zeitaufwändig und teuer. Mit 3D-Druck kann ein Designer morgens eine CAD-Datei erstellen und bereits am nächsten Tag einen funktionsfähigen Silikonprototypen in Händen halten. Diese Geschwindigkeit ermöglicht rasche Änderungen, Tests und Verbesserungen, was zu besseren Produkten in deutlich kürzerer Zeit führt.

Massenanpassung

Die Wirtschaftlichkeit von Formteilen beruht auf der Produktion Tausender identischer Teile, um die hohen Anschaffungskosten des Werkzeugs zu verteilen. Dadurch ist die Herstellung von Einzelstücken wirtschaftlich unmöglich. Der 3D-Druck kehrt dies um. Die Kosten für den Druck des ersten Teils sind dieselben wie die für den Druck des hundertsten, was ihn zur idealen Technologie für die Massenindividualisierung macht. Dies ist ein Wendepunkt für patientenspezifische Medizinprodukte, maßgefertigte Unterhaltungselektronik und personalisierte ergonomische Hilfsmittel, bei denen jedes Teil einzigartig ist.

Kosteneffizienz bei geringen Stückzahlen

Zwischen 3D-Druck und Spritzguss besteht ein klarer Punkt, an dem sich die Kosten nicht lohnen. Zwar ist Spritzguss bei sehr hohen Stückzahlen (zehntausende oder mehr Einheiten) pro Teil deutlich günstiger, doch für Prototypen und Klein- bis Mittelserien ist 3D-Druck wesentlich wirtschaftlicher. Bei Stückzahlen von einem bis zu mehreren Hundert oder sogar einigen Tausend Teilen vermeidet die additive Fertigung die hohen Vorabinvestitionen in Werkzeuge und ist somit die kostengünstigste Option.

Anwendungen in der Praxis

Im Jahr 2025 ist der Einfluss von 3D-gedrucktem Silikon nicht mehr theoretischer Natur. Es transformiert aktiv Branchen, indem es die Herstellung von Teilen ermöglicht, die zuvor unmöglich zu fertigen waren.

Medizin und Gesundheitswesen

Der medizinische Bereich hat diese Technologie am schnellsten adaptiert. Mittlerweile gibt es patientenspezifische Hilfsmittel wie maßgefertigte Hörgerätegehäuse, weiche Protheseneinlagen für mehr Komfort und besseren Sitz sowie präzise, ​​aus körperverträglichem Silikon gedruckte Schablonen für Zahn- und Operationschirurgie. Eine der wichtigsten Anwendungen ist die Erstellung realistischer Operationsmodelle. Chirurgen können nun komplexe Eingriffe an 3D-gedruckten Organen und Weichgeweben üben, die das Gefühl und die Reaktion eines echten Patienten exakt nachbilden. Dies verbessert die Behandlungsergebnisse deutlich und reduziert Risiken. Die Technologie ebnet außerdem den Weg für kurz- und langfristige, körperverträgliche Implantate, bei denen eine perfekte Anpassung entscheidend für den Erfolg ist.

Industrie und Fertigung

In der modernen Fertigung ist 3D-gedrucktes Silikon ein Schlüsselfaktor für die Entwicklung weicher Robotik. Ingenieure entwerfen flexible Greifer und Aktuatoren, die empfindliche oder unregelmäßig geformte Objekte schonend handhaben können – eine Aufgabe, die für herkömmliche, starre Roboter schwierig ist. In der Produktion ist die Möglichkeit, kundenspezifische Dichtungen, Dichtungsringe und Schwingungsdämpfer bedarfsgerecht herzustellen, von unschätzbarem Wert. Fällt beispielsweise eine spezielle Dichtung an einer Maschine in der Luft- und Raumfahrt oder der Automobilindustrie aus, kann innerhalb weniger Stunden ein Ersatzteil gedruckt und eingebaut werden, anstatt wochenlang auf ein Ersatzteil vom Zulieferer warten zu müssen. Dadurch werden kostspielige Ausfallzeiten minimiert.

Konsumgüter

Für Konsumgüter ist 3D-gedrucktes Silikon ein leistungsstarkes Werkzeug für die Prototypenentwicklung und die Herstellung passgenauer Produkte. Designer können Form und Haptik von Wearables mit Hautkontakt, wie Smartwatch-Armbändern und individuell angepassten Hochleistungs-Ohrhörern, schnell verändern. Die Technologie wird auch zur Herstellung von ergonomischen Griffen mit weicher Oberfläche für professionelle Werkzeuge, hochwertige Sportgeräte und Gaming-Controller eingesetzt und verbessert so Komfort und Leistung durch personalisiertes Design.

Intelligente Alternativen zur Teilefertigung

Uns ist bewusst, dass spezielle industrielle Silikon-3D-Drucker eine erhebliche Investition darstellen und für die meisten Hobbyanwender oder Kleinunternehmen noch nicht erschwinglich sind. Glücklicherweise gibt es zwei hocheffektive und leicht zugängliche Alternativen zur Herstellung von Silikonteilen mit Standard-3D-Druckgeräten.

"Silikonähnliche" flexible Materialien

Für viele Prototyping-Anforderungen können Sie „silikonähnliche“ flexible Materialien auf Standard-Druckern für Privat- und ambitionierte Hobbyanwender verwenden. Dazu gehören flexible Filamente wie thermoplastisches Polyurethan (TPU) für FDM-Drucker und flexible Harze für SLA/DLP-Drucker.

Die Vorteile sind beträchtlich: Diese Materialien sind relativ kostengünstig und lassen sich einfach auf gängiger Hardware verarbeiten. Sie eignen sich hervorragend, um Form, Passform und grundlegende Flexibilität eines Designs schnell zu testen. Es ist jedoch wichtig, die Nachteile zu verstehen: Es handelt sich nicht um echtes Silikon. Sie sind Thermoplaste, die sich zwar gummiartig anfühlen, aber nicht dessen charakteristische Eigenschaften aufweisen. Sie bieten nicht dieselbe Hitzebeständigkeit, chemische Stabilität oder Hautverträglichkeit. Sie eignen sich am besten für funktionale Prototypen, nicht aber für Endprodukte, die die spezifischen Leistungseigenschaften von echtem Silikon erfordern.

3D-Druckformen für den Guss

Dieses indirekte Verfahren ist die beliebteste, effektivste und zugänglichste Technik zur Herstellung von Teilen aus echtem Silikon. Dabei wird mit einem handelsüblichen 3D-Drucker eine Negativform erstellt, die anschließend zum Gießen des endgültigen Teils verwendet wird.

Die schrittweise Vorgehensweise ist unkompliziert:

1. Form entwerfen und drucken: Erstellen Sie in Ihrer CAD-Software ein Negativ des gewünschten Bauteils. Diese Form kann anschließend auf einem Standard-FDM- oder Harzdrucker gedruckt werden. Harzdrucker werden für diese Aufgabe oft bevorzugt, da sie eine glattere Oberfläche erzeugen und weniger Nachbearbeitung erfordern.
2. Nachbearbeitung der Form: Die Schichtlinien des 3D-Drucks können sich auf das fertige Gussteil übertragen. Um eine glatte Oberfläche zu erzielen, sollte die gedruckte Form geschliffen und mit einem Versiegelungsmittel (z. B. Klarlack oder Epoxidharz) beschichtet werden, um eine glatte, porenfreie Oberfläche zu erhalten.
3. Vorbereitung zum Gießen: Tragen Sie ein geeignetes Trennmittel in die Form auf. Dieser Schritt ist entscheidend, um zu verhindern, dass das flüssige Silikon am Formmaterial haftet und somit ein einfaches Entformen des fertigen Teils zu gewährleisten.
4. Mischen & Gießen: Bereiten Sie ein zweikomponentiges, bei Raumtemperatur aushärtendes (RTV) Silikon gemäß den Herstellerangaben zu. Diese Silikone sind in verschiedenen Härtegraden erhältlich. Gießen Sie das angemischte flüssige Silikon vorsichtig in die vorbereitete Form und achten Sie dabei darauf, dass keine Luftblasen entstehen.
5. Aushärten & Entformen: Lassen Sie das Silikon gemäß den Herstellerangaben vollständig aushärten. Nach dem Aushärten können Sie die Form vorsichtig öffnen und das fertige Silikonteil entnehmen.

Der Hauptvorteil dieser Methode ist unbestreitbar: Man erhält ein Bauteil aus echtem, hochleistungsfähigem Silikon, das alle seine inhärenten Eigenschaften besitzt, ohne dass ein teurer Spezialdrucker benötigt wird.

Zukunftsaussichten

Während der direkte Silikon-3D-Druck im Jahr 2025 eine ausgereifte Technologie sein wird, gibt es noch Herausforderungen zu bewältigen und eine spannende Zukunft liegt vor uns.

Aktuelle Herausforderungen

Kosten und Verfügbarkeit stellen weiterhin die größten Hürden dar. Spezielle Silikondrucker erfordern nach wie vor erhebliche Investitionen und sind daher hauptsächlich großen Unternehmen, Forschungseinrichtungen und spezialisierten Dienstleistern vorbehalten. Im Bereich der Materialwissenschaften ist die Auswahl an druckbaren Silikonen zwar wachsend, aber immer noch deutlich geringer als die große Vielfalt an herkömmlichen, formbaren Varianten. Schließlich erfordert die Konstruktion flexibler Materialien – bei Elastomeren als DfAM (Design for Additive Manufacturing) bekannt – andere Kompetenzen und Denkweisen als die Konstruktion starrer Bauteile und bedeutet für viele Ingenieurteams einen Lernprozess.

Die Zukunft des Druckens

Mit Blick auf die Zukunft erwarten wir kontinuierliche Materialinnovationen. Wir rechnen mit rasanten Fortschritten beim zuverlässigen Drucken mit unterschiedlichen Härtegraden, der Entwicklung leitfähiger Silikone für integrierte flexible Elektronik und der Verfügbarkeit einer breiteren Palette zertifizierter Materialien für medizinische Anwendungen und Lebensmittel. Prozessverbesserungen werden zu höheren Druckgeschwindigkeiten und schließlich zu zugänglicheren und kostengünstigeren Maschinenoptionen führen, was die Akzeptanz weiter steigern wird. Besonders vielversprechend sind die neuen Forschungsfelder: Bioprinting mit Silikon-Hydrogel-Kompositen und die Entwicklung vollständig integrierter, flexibler elektronischer Bauteile, die in einem einzigen Druckprozess hergestellt werden.

Fazit: Der richtige Weg für Sie

Sollten Sie also Silikon im 3D-Druckverfahren verarbeiten? Im Jahr 2025 hängt die Antwort ganz von Ihren Zielen und Ressourcen ab. Ja, der direkte Silikon-3D-Druck ist eine vielversprechende Technologie, die die Herstellung von kundenspezifischen, komplexen und hochwertigen flexiblen Bauteilen revolutioniert. Für die industrielle Fertigung, patientenspezifische Medizinprodukte sowie für Forschung und Entwicklung im fortgeschrittenen Bereich ist die Investition in oder die Nutzung eines direkten Druckservices der logische Weg in die Zukunft.

Für die meisten Designer, Ingenieure, Kleinunternehmen und Bastler ist die indirekte Methode derzeit die leistungsstärkste und zugänglichste Technik. Indem Sie Ihren vorhandenen 3D-Drucker zur Herstellung von Gussformen nutzen, können Sie hochwertige, funktionale Teile aus echtem Silikon fertigen. Die Kombination dieser direkten und indirekten Methoden macht die Herstellung individueller, flexibler Bauteile so einfach wie nie zuvor und eröffnet völlig neue Designmöglichkeiten.

Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Kann ich Silikon auf einem handelsüblichen Desktop-Drucker drucken?

Nein, reines Silikon lässt sich nicht direkt mit einem Standard-FDM-Drucker wie dem Ender 3 oder einem handelsüblichen Harzdrucker drucken. Diese Geräte sind nicht für die Verarbeitung von Duroplasten ausgelegt. Sie können Ihren Drucker jedoch auf zwei Arten verwenden: zum Drucken mit flexiblen, silikonähnlichen Filamenten wie TPU für Prototypen oder zum Drucken einer Form zum Gießen von echtem Silikon.

Ist 3D-gedrucktes Silikon sicher?

Dies hängt vollständig vom Herstellungsverfahren ab. Teile, die auf Industriemaschinen aus zertifizierten, körperverträglichen oder lebensmittelechten Materialien unter Einhaltung strenger Herstellungs- und Nachbearbeitungsprotokolle gefertigt werden, können als sicher für ihren vorgesehenen Zweck zertifiziert werden. Teile, die in Eigenregie, beispielsweise durch Gießen in einer 3D-gedruckten Form, hergestellt werden, sollten jedoch ohne professionelle Prüfung und Zertifizierung niemals als lebensmittelecht oder medizinisch unbedenklich eingestuft werden, da Materialien und Verfahren Verunreinigungen einbringen können.

Wie widerstandsfähig ist bedrucktes Silikon?

Bei der Herstellung mit professionellen LDM- oder VPP-Anlagen können die mechanischen Eigenschaften von 3D-gedruckten Silikonteilen, wie Reißfestigkeit und Bruchdehnung, sehr gut mit denen von spritzgegossenen Silikonteilen vergleichbar sein. Die endgültigen Eigenschaften hängen jedoch stark von der verwendeten Technologie, der Materialqualität und den Druckparametern ab.

Wie hoch sind die typischen Kosten?

Die Kosten variieren stark. Die Beauftragung eines professionellen Dienstleisters für den direkten 3D-Druck eines Silikonteils kann teuer sein, was die hohen Kosten für Maschinen und Spezialmaterialien widerspiegelt. Die indirekte Methode, bei der eine Form 3D-gedruckt und das Teil selbst gegossen wird, ist deutlich günstiger. Die Hauptkostenfaktoren sind in diesem Fall das handelsübliche 3D-Druckfilament oder Harz für die Form sowie das flüssige RTV-Silikon, das weit verbreitet und relativ preiswert ist.