TPU für den 3D-Druck: alles, was Sie wissen müssen

Thermoplastisches Polyurethan (TPU) ist ein Elastomer, das sich durch hohe Flexibilität und Widerstandsfähigkeit auszeichnet und die Eigenschaften von vereint Thermoplaste und Reifen. Die Flexibilität dieses Polymers beruht auf der abwechselnden Abfolge harter und weicher Segmente in seiner chemischen Zusammensetzung. Tatsächlich verändern sich durch Variation des Anteils dieser Segmente auch die Steifigkeit und Flexibilität des Materials. Dies wirkt sich auf die Transparenz der Endteile, die Weichheit im Griff und die Haftung der Teile aus. Im Allgemeinen können wir sagen, dass TPU ein Polymer ist, das den Teilen verschiedene und äußerst interessante Eigenschaften garantiert. Aber was sollten wir vor der Verwendung von TPU wissen?

Herstellung und Eigenschaften von TPU

Bezüglich der Eigenschaften ist es wichtig zu wissen, dass dieses Polymer zahlreiche Vorteile wie eine hohe Schlag-, Verschleiß-, Abrieb- und Schnittfestigkeit aufweist. Darüber hinaus verfügt es über eine recht fortgeschrittene Schichthaftung, die eine hervorragende mechanische Homogenität auf der Ebene der hergestellten Teile ermöglicht und diese isotrop macht. Diese Art von Material weist jedoch einige Einschränkungen auf, die berücksichtigt werden müssen: TPU passt sich nicht gut an heiße Umgebungen an, was wichtig ist, da es hohen Temperaturen nicht standhält; Darüber hinaus müssen die Druckeinstellungen je nach verwendeter Technologie variieren. Im Vergleich zu TPE, einem anderen flexiblen Filament, lässt sich TPU leichter drucken und behält seine elastischen Eigenschaften bei niedrigeren Temperaturen besser. Das TPU-Material bietet eine höhere Beständigkeit gegen Abrieb sowie Öle und Fette. Im Gegensatz zu steiferen Thermoplasten zeichnet sich TPU-Filament durch Eigenschaften wie Flexibilität und Anpassungsfähigkeit aus und weist während des 3D-Druckprozesses keine Probleme mit Verformung oder Delaminierung auf.

Eigenschaften von TPU-Filament im 3D-Druck

Beim Drucken von Teilen mit TPU-Technologie FDM empfehlen wir, eine dünne Schicht Kleber auf das Druckbett aufzutragen, um die Haftung des Materials zu erleichtern. Es wird außerdem empfohlen, dass die Extrusionsdüse eine Temperatur zwischen 210 und 235 °C erreicht, um das Filament zu schmelzen (obwohl dies vom Hersteller abhängt). Hierbei handelt es sich um allgemeine Empfehlungen, der Erfolg von TPU hängt jedoch von der Einrichtung und der richtigen Kalibrierung jedes 3D-Druckers ab. Daher wird empfohlen, mit diesem Material kleine Tests durchzuführen, bevor mit komplexeren Drucken begonnen wird.

Im Hinblick auf die Stereolithographie wird TPU nicht für kleine, dünne Modelle oder Modelle empfohlen, die hochelastische Materialien simulieren. Beim Aufbau des Modells wird empfohlen, dass sich die Modelle in ihrer endgültigen Form befinden und nicht mehr als 20° zum Druckbett ausgerichtet sind. Dünnere und höhere Teile sind schwieriger zu drucken, Sie können jedoch jederzeit zusätzliche Stützen verwenden, um ein optimales Ergebnis zu erzielen.

Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass jede Maschine und jedes Filament anders ist. Daher wird empfohlen, Tests durchzuführen, um den optimalen Rückzugswert zu ermitteln. Außerdem ist zu beachten, dass dieser Wert zwischen verschiedenen TPU-Filamenten variieren kann. TPU erfordert keine zwingende Nachbehandlung, es können jedoch einige Techniken durchgeführt werden, um seine Eigenschaften oder sein ästhetisches Erscheinungsbild zu verbessern. Eine gängige Option ist eine Polierbehandlung, um die Oberfläche zu glätten und Schichtspuren zu entfernen, was das endgültige Erscheinungsbild des gedruckten Objekts verbessern kann. Sie können auch eine Schicht Farbe oder Beschichtung auftragen, um die Beständigkeit gegen Wasser, Staub und Schmutz zu verbessern.

Hauptanwendungen

In der additiven Fertigungsindustrie eröffnet dieses Material eine Welt voller Möglichkeiten für verschiedene Märkte. Im Schuhbereich finden wir zunächst die Herstellung elastischer Sohlen und in der Medizin die Herstellung orthopädischer Modelle. Andererseits im Luft- und Raumfahrtbereich die Entwicklung von Instrumenten oder Sensoren und im Automobilbereich die Herstellung von Reifen und Stoßdämpfern. Auch im Sportbereich, bei der Herstellung von Schutzvorrichtungen für Fitnessgeräte, finden wir TPU.

TPU ist ideal für Endverbrauchsteile, funktionale Prototypen, Konzeptmodelle und kundenspezifische Komponenten. Dieses Material wird beispielsweise häufig für die Herstellung von Handyhüllen verwendet, da es das Gerät vor Stößen und Brüchen schützt.

Hersteller und Preis des Materials

Auf dem Markt der additiven Fertigung finden wir heute große Unternehmen, die TPU zur Herstellung flexibler Teile anbieten. Ultimaker verfügt über ein Filament namens TUP 95A, das mit den 3D-Druckern Ultimaker S5, Ultimaker 3 und Ultimaker 2+ sowie mit dem neuesten vom Hersteller veröffentlichten Drucker kompatibel ist UltiMaker S7. Nach Angaben des Unternehmens unterstützt das Material eine Bruchdehnung von bis zu 580 %; Dieses Filament ist in 4 verschiedenen Farben erhältlich.

Ein weiteres Unternehmen ist Formlabs, das letztes Jahr sein „elastisches Harz“ für auf den Markt gebracht hat SLA-Technologie. Dieses Harz hat eine Shore-Härte von 50A sowie eine hohe Dehnung und Energierückgabe. Der Shore-Wert gibt an, wie hart das verwendete Material ist, also wie kerbfest ein Material ist. Niedrigere Werte weisen auf eine geringere Festigkeit oder weichere Materialien hin. Die Elastizität und Widerstandsfähigkeit dieses Materials ermöglicht den Einsatz in mehreren Zyklen. Darüber hinaus können Sie mit der Technologie Kosten und Lieferzeiten reduzieren, indem Sie direkt auf die Weichteile drucken.

Es gibt auch andere Unternehmen, die an der Entwicklung dieser Materialien beteiligt sind, beispielsweise Recreus, das eine große Auswahl an Materialien anbietet 3D-Druckfilamente. Insbesondere das renommierte FilaFlex-Filament entstand aus dem Bedürfnis nach Innovationen im 3D-Druck. Ignacio García, CEO von Recreus, sagte: „ Die 3D-Drucktechnologie selbst war bereits innovativ und dies, zusammen mit der Flexibilität des Materials, mit dem flexible Teile wie Schuhe hergestellt werden können, zeigte zweifellos das Potenzial der additiven Fertigung und des FilaFlex.“ “. Andere Unternehmen wie BASF bieten das Material in Pulverform an. Sie haben eine Reihe von TPU-Pulvern, die sie Ultrasint® nennen, und ihr TPU01 wurde beispielsweise speziell für die Multi Jet Fusion-Drucker der 5200-Serie von HP entwickelt. Der Preis für TPU-Filament liegt bei etwa 30-40 Euro pro Kilogramm.

Quelle: 3dnatives.com