Cómo imprimir con filamentos flexibles (filamentos TPU)

Los filamentos flexibles son materiales que conjugan las propiedades del plástico rígido y de la goma. Esta mezcla es conocida como elastómero termoplástico (TPE). Estos elastómeros termoplásticos similares a la goma pueden girarse y estirarse sin romperse, de manera análoga a como se comporta la goma.

Algunos filamentos flexibles son más elásticos que otros y todos están disponibles en diferentes tipos. El más conocido es el poliuretano termoplástico (TPU). El filamento TPU es ligeramente más rígido, lo cual es una característica importante en el sector de la impresión 3D porque significa que es más fácil de imprimir en 3D. También es un poco más resistente y puede conservar mejor su elasticidad en el frío. La resistencia al desgaste del filamento TPU es un 20% mejor que la del filamento ABS y un 70% mejor que la del filamento PLA.

• Excelente elasticidad - Es ideal para quienes buscan un filamento que pueda ser doblado, estirado y manipulado.
• Resistencia a los impactos - Los productos impresos con filamentos flexibles usualmente no se ven afectados significativamente por los impactos.
• Vibraciones reducidas - Los materiales que tienen propiedades similares a la goma amortiguan las vibraciones, lo que los hace ideales para piezas industriales o mecánicas.

• Imprimirlo es más difícil. Se necesita un poco de tiempo para acostumbrarse a las características del filamento TPU si estás acostumbrado al filamento PLA. Tiende a crear hilos (stringing), lo que hace que las impresiones decorativas sean más difíciles. Los voladizos son bastante complicados de integrar de manera uniforme.
• Absorbe la humedad - el filamento es particularmente higroscópico; es importantísimo secarlo con un secador de filamentos antes de cada uso.
• Post-procesamiento. Las impresiones obtenidas con el TPU usualmente ofrecen menos opciones en la fase de post-procesamiento.

Los materiales TPU pueden utilizarse de diversas maneras. Entre estas se incluyen:

• Pruebas de aptitud y prototipado funcional. Las piezas o productos creados con propiedades elásticas pueden probarse para verificar la flexibilidad en la vida real.
• Herramientas personalizadas. Se pueden crear utensilios con partes dúctiles con filamentos flexibles, como partes para agarre o mangos.
• Diseñado para el uso final. Algunas piezas pueden utilizarse normalmente o como repuestos gracias a sus propiedades análogas a la goma. Para evitar que la maquinaria dañe los bienes en las líneas de producción, materiales como el TPU ofrecen puntos de contacto más suaves.

• Puesto que existen diferentes materiales flexibles en el mercado, es fundamental verificar los ajustes recomendados por el fabricante.
• Si imprimes con filamentos flexibles, a menudo es mejor utilizar una velocidad lenta. Dado que el material es elástico, cualquier variación repentina en la velocidad de impresión puede hacer que la pieza se vuelva inmanejable. El filamento puede comprimirse si la velocidad de impresión aumenta, causando atascos. Por este motivo, 25-35 mm/s es un buen punto de partida.
• La flexibilidad y la elasticidad del TPU lo hacen particularmente sensible a movimientos como las retracciones. Como resultado, los ajustes de retracción para el filamento de TPU deben optimizarse para limitar los movimientos en las impresiones 3D. Te recomendamos desactivar completamente la retracción.
• Si no tienes una extrusora de accionamiento directo (direct drive), te sugerimos utilizar el filamento TPU con dureza 98A.
• Antes de utilizar los filamentos de TPU, sécalos con un secador para filamentos.

• No hay suficiente adhesión entre las primeras capas de filamento caliente y la base de la impresora. Esto puede dar lugar a un producto 3D deformado. Te sugerimos usar el spray Dimafix o, si es posible para tu impresora, usar una placa de PEI.
• El filamento no puede ser extruido correctamente por la impresora 3D. Esto puede suceder si la boquilla bloquea completamente el proceso o si hay oscilaciones en la tasa de alimentación (feed rate). Si tu impresora tiene una extrusora tipo Bowden, es mejor utilizar filamentos TPU más duros (como el 98A) y desactivar la retracción.
• El filamento no se secó antes de su uso. Los filamentos flexibles son muy sensibles a la humedad, por lo que es muy importante conservarlos siempre en un lugar sin humedad, preferiblemente en una caja de plástico o nailon. Antes de cada uso, el filamento TPU también debe secarse en un secador para filamentos.

El TPU de Azure Films está disponible en dos tipos: Filamento flexible de dureza 95A Shore y Filamento flexible de dureza 85A Shore. Estos filamentos flexibles se producen en Eslovenia y están disponibles en diferentes medidas.

Las características de fuerza, flexibilidad y resistencia de los filamentos Azurefilm los convierten en una excelente elección para aplicaciones de filamentos flexibles que requieren mayor resistencia. A diferencia del vinilo, el TPU no contiene plastificantes, por lo que no se vuelve quebradizo y no pierde sus prestaciones con el paso del tiempo.

Los TPU de AzureFilm ofrecen una resistencia superior al aceite, la grasa, los lubricantes y los combustibles, así como una excepcional resistencia a la hidrólisis.

La flexibilidad de los filamentos Azure los distingue de otros materiales. El valor Shore del material es una medida de su resistencia a la indentación y de su flexibilidad. Típicamente se utiliza Shore A o Shore D para describir la dureza de los materiales flexibles. Los filamentos flexibles usados en la impresión 3D se miden en la escala Shore A, mientras que las gomas más duras se miden en la escala Shore D. Shore A es más blanda, más flexible y ofrece todo lo necesario para satisfacer las demandas de quienes trabajan en 3D. Shore D es más dura y también más fácil de imprimir en 3D. Su grado de dureza compensa sus defectos, haciéndolo ideal para empezar a imprimir con filamentos flexibles. Es muy similar a la Shore 98A.

La extrusora es un componente esencial para una impresora 3D, que influye en el rendimiento de la impresión con el filamento flexible. Debes saber cómo funciona la extrusora y cómo puedes optimizarla para que el proceso de impresión produzca los mejores resultados posibles.

El trabajo de una extrusora para filamentos flexibles es empujar el filamento para que sea extruido y fundido en una boquilla calentada. La extrusora está compuesta por tres componentes básicos: el engranaje impulsor (driver gear), el motor paso a paso y el rodillo tensor (idler). Las extrusoras siempre se componen de los mismos componentes pero están disponibles en diferentes tipos: Direct drive y Bowden. Es la trayectoria del filamento y la distancia del filamento antes de entrar en la boquilla calentada lo que distingue a los dos tipos.

En comparación con las extrusoras direct drive, el filamento recorre una mayor distancia hacia la boquilla en el sistema Bowden, lo que aumenta la velocidad de la impresión 3D. Las extrusoras direct drive son una opción preferible para imprimir filamentos flexibles porque la posición de la extrusora es mejor y las posibilidades de que la impresión falle son menores. Si comparamos el sistema Bowden, el filamento debe recorrer más camino hasta la boquilla, haciendo más probable que los filamentos más blandos tengan problemas para mantener la forma correcta.

Por lo tanto, las extrusoras Bowden funcionan bien con materiales rígidos como ASA, PLA, ABS, PETG, Nylon, fibra de carbono y otros filamentos.

Las extrusoras direct drive son particularmente populares. El uso de esta extrusora permite tener un control preciso de la retracción, lo cual es una de las ventajas principales. La posición del accionamiento directo es importante para asegurarnos de que podamos obtener impresiones 3D fluidas y precisas, ya que minimiza la distancia desde la cama caliente.

Los sistemas Direct Drive presentan la desventaja de añadir peso al cabezal, lo que puede causar mayores oscilaciones y vibraciones a mayor velocidad. Sin embargo, un sistema de extrusión directa (DDE) que opere en una impresora 3D para caucho a menudo imprimirá a velocidades más bajas debido a las limitaciones de las otras características del hardware y los ensamblajes de la impresora.

La impresión de TPU con la Ender 3 PRO o Ender 3 V2 ha sido objeto de discusiones sobre la extrusora de la Ender 3 y la posibilidad de que el filamento se doble una vez que sobrepasa el engranaje dentado en la parte fría. Dado que el filamento flexible se dobla, el motor de la extrusora tiene dificultades para transferir correctamente el movimiento del filamento.

El uso de una extrusora con un motor direct drive es altamente recomendado si deseas imprimir en 3D un filamento más blando. De cualquier modo, es posible obtener modelos de buena calidad utilizando una extrusora Bowden, si tu Ender 3 V2 está configurada y calibrada correctamente. Para optimizar los ajustes, comienza siempre con un proyecto pequeño antes de pasar a los más grandes.

Puedes evitar que el filamento se doble en tu extrusora actualizando tu impresora 3D con una extrusora totalmente de metal. Si quieres actualizar tu extrusora desde Thingiverse, esta es una solución más económica.

Los sistemas direct drive son otra actualización apreciada para las extrusoras. Puesto que los tubos Bowden se han eliminado de la Ender 3, la Ender 3 (Pro) puede imprimir filamentos flexibles como el TPU de manera mucho más precisa. La impresión de modelos 3D con materiales flexibles tiene más posibilidades de éxito porque las rutas del filamento son más cortas y la tracción es mayor. Se puede obtener una temperatura más alta también eliminando el tubo de PTFE y utilizando un hot-end totalmente de metal.

Los filamentos flexibles se han vuelto muy populares especialmente gracias a sus propiedades y a su aspecto similar a la goma. En la impresión 3D de filamentos TPU, es importante dedicar tiempo para permitir que la impresora 3D imprima lentamente. También podrías necesitar cinta adhesiva adicional o spray Dimafix para asegurar una buena adhesión del filamento a la base. Recientemente también ha llegado al mercado una placa especial de PEI que marca una revolución entre las placas. El filamento se adhiere perfectamente a la placa PEI, pero cuando el producto se enfría, es posible retirarlo fácilmente sin ninguna herramienta.

Si quieres empezar a imprimir filamento flexible con dureza 85A y te preguntas qué impresora 3D tiene una extrusora de tracción directa, ideal para uso doméstico o pequeñas empresas, te recomendamos echar un vistazo a las Ender 3 S1, Ender 3 S1 PRO y CR-10 Smart PRO.