COMMENT IMPRIMER AVEC DES FILAMENTS TPU FLEXIBLES

Les filaments en TPU (filaments flexibles) sont essentiellement des matériaux plastiques présentant des caractéristiques similaires au caoutchouc, ce qui les rend extrêmement souples et résistants. Les filaments flexibles sont couramment utilisés pour produire des appareils électroménagers, des jouets, des coques de téléphone, des objets portables comme des bracelets, des pièces automobiles et du matériel médical. Si vous souhaitez imprimer en 3D un objet qui doit se plier, s'étirer ou se comprimer, ce filament TPU pour imprimante 3D devrait être à la hauteur de la tâche.

Les designers et les ingénieurs exploitent quotidiennement la souplesse des filaments flexibles et les utilisent pour créer des formes élastiques et des prototypes.

L'impression de filaments en TPU et d'autres matériaux flexibles peut s'avérer un peu complexe pour les débutants en impression 3D, car ils ne sont pas aussi faciles à utiliser que d'autres filaments. Avec les bonnes instructions, n'importe qui peut obtenir les résultats souhaités, c'est pourquoi nous avons préparé quelques conseils sur la façon d'imprimer les filaments en TPU.

Que sont les filaments flexibles ?

Les filaments flexibles sont des matériaux qui combinent les propriétés du plastique rigide et du caoutchouc. Ce mélange est connu sous le nom d'élastomère thermoplastique (TPE). Ces élastomères thermoplastiques semblables au caoutchouc peuvent être tordus et étirés sans se rompre, de la même manière que le caoutchouc.

Certains filaments flexibles sont plus élastiques que d'autres et ils sont tous disponibles en différents types. Le plus connu est le polyuréthane thermoplastique (TPU). Le filament TPU est légèrement plus rigide, ce qui est une caractéristique importante dans le secteur de l'impression 3D car cela signifie qu'il est plus facile à imprimer. Il est également un peu plus résistant et peut mieux conserver son élasticité au froid. La résistance à l'usure du filament TPU est 20 % meilleure que celle du filament ABS et 70 % supérieure à celle du filament PLA.

Avantages et inconvénients des filaments flexibles

Avantages

• Excellente élasticité – C'est l'idéal pour ceux qui recherchent un filament qui peut être plié, étiré et manipulé.
• Résistance aux chocs – Les produits imprimés à partir de filaments flexibles ne sont généralement pas affectés de manière significative par les impacts.
• Vibrations réduites – Les matériaux ayant des propriétés similaires au caoutchouc amortissent les vibrations, ce qui les rend idéaux pour les pièces industrielles ou mécaniques.

Inconvénients

• L'impression est plus difficile. Il faut un peu de temps pour s'habituer aux caractéristiques du filament TPU si vous êtes habitué au filament PLA. Il a tendance à filer (stringing), ce qui rend les impressions décoratives plus difficiles. Les porte-à-faux sont assez délicats à intégrer de manière uniforme.
• Absorption de l'humidité – Le filament est particulièrement hygroscopique ; il est très important de le sécher avec un déshydrateur de filaments avant chaque utilisation.
• Post-traitement – Les impressions obtenues avec le TPU offrent généralement moins d'options lors de la phase de post-traitement.

Applications courantes des filaments flexibles

Les matériaux TPU peuvent être utilisés de différentes manières. Parmi celles-ci :

• Tests d'adéquation et prototypage fonctionnel. Les pièces ou produits créés avec des propriétés élastiques peuvent être testés pour vérifier leur flexibilité en conditions réelles.
• Outils personnalisés. On peut créer des outils avec des parties ductiles grâce aux filaments flexibles, comme des zones de préhension ou des poignées.
• Usage final. Certaines pièces peuvent être utilisées normalement ou comme pièces de rechange grâce à leurs propriétés analogues au caoutchouc. Pour éviter que les machines n'endommagent les marchandises sur les lignes de production, des matériaux comme le TPU offrent des points de contact plus souples.

Conseils pour imprimer avec le TPU et erreurs courantes

• Puisqu'il existe différents matériaux flexibles sur le marché, il est essentiel de vérifier les paramètres recommandés par le fabricant.
• Si vous imprimez avec des filaments flexibles, il est souvent préférable d'utiliser une vitesse lente. Comme le matériau est élastique, toute variation soudaine de la vitesse d'impression peut rendre la pièce incontrôlable. Le filament peut être comprimé si la vitesse d'impression augmente, provoquant des bourrages. Pour cette raison, 25-35 mm/s est un bon point de départ.
• La flexibilité et l'élasticité du TPU le rendent particulièrement sensible aux mouvements tels que les rétractations. Par conséquent, les paramètres de rétraction pour le filament TPU doivent être optimisés pour limiter les mouvements dans les impressions 3D. Nous vous conseillons de désactiver complètement la rétraction.
• Si vous n'avez pas d'extrudeur direct drive, nous vous suggérons d'utiliser le filament TPU avec une dureté de 98A.
• Avant d'utiliser les filaments en TPU, séchez-les avec un déshydrateur pour filaments.

Erreurs les plus fréquentes lors de l'impression :

• Manque d'adhérence entre les premières couches de filament chaud et le plateau de l'imprimante. Cela peut entraîner une déformation du produit 3D. Nous vous suggérons d'utiliser le spray Dimafix ou, si possible pour votre imprimante, d'utiliser une plaque en PEI.
• Le filament ne peut pas être extrudé correctement par l' imprimante 3D. Cela peut arriver si la buse bloque complètement le processus ou s'il y a des oscillations dans le débit (feed rate). Si votre imprimante possède un extrudeur de type Bowden, il est préférable d'utiliser des filaments TPU plus durs (comme le 98A) et de désactiver la rétraction.
• Le filament n'a pas été séché avant utilisation. Les filaments flexibles sont très sensibles à l'humidité ; il est donc très important de les conserver toujours dans un endroit sec, de préférence dans une boîte en plastique ou en nylon. Avant chaque utilisation, le filament TPU doit également être séché dans un déshydrateur pour filaments.

Filaments flexibles AzureFilm

Le TPU d'AzureFilms est disponible en deux types : filament flexible de dureté 95A Shore et filament flexible de dureté 85A Shore. Ces filaments flexibles sont produits en Slovénie et sont disponibles en différentes dimensions.

Les caractéristiques de force, flexibilité et résistance des filaments Azurefilm en font un excellent choix pour les applications exigeant plus de robustesse. Contrairement au vinyle, le TPU ne contient pas de plastifiants ; il ne devient donc pas cassant et ne perd pas ses propriétés au fil du temps.

Les TPU d'AzureFilm offrent une résistance supérieure à l'huile, à la graisse, aux lubrifiants et aux carburants, ainsi qu'une résistance exceptionnelle à l'hydrolyse.

La flexibilité des filaments Azure les distingue des autres matériaux. La mesure Shore du matériau indique sa résistance à l'indentation et sa flexibilité. On utilise généralement Shore A ou Shore D pour décrire la dureté des matériaux flexibles. Les filaments flexibles utilisés en impression 3D sont mesurés sur l'échelle Shore A, tandis que les caoutchoucs plus durs sont mesurés sur l'échelle Shore D. Shore A est plus souple, plus flexible et offre tout ce qui est nécessaire pour satisfaire les besoins des professionnels de l'impression 3D. Le Shore D est plus dur et aussi plus facile à imprimer. Son degré de dureté compense ses défauts, ce qui le rend idéal pour débuter l'impression avec des filaments flexibles. Il est très proche du Shore 98A.

Comment les différents extrudeurs influencent l'impression du TPU

L'extrudeur est un composant essentiel d'une imprimante 3D, qui influence les performances de l'impression avec un filament flexible. Vous devez savoir comment fonctionne l'extrudeur et comment l'optimiser pour obtenir les meilleurs résultats possibles.

Le rôle d'un extrudeur pour filaments flexibles est de pousser le filament à extruder et à fondre dans une buse chauffée. L'extrudeur est composé de trois éléments : l'engrenage d'entraînement, le moteur pas à pas et le galet presseur. Les extrudeurs sont toujours composés des mêmes éléments, mais existent en différents types : Direct drive et Bowden. C'est le trajet du filament et la distance parcourue avant d'entrer dans la buse chauffée qui distinguent les deux types.

Par rapport aux extrudeurs direct drive, le filament parcourt une plus longue distance jusqu'à la buse dans le système Bowden, ce qui augmente la vitesse de l'impression 3D. Les extrudeurs direct drive sont préférables pour imprimer des filaments flexibles car la position de l'extrudeur est meilleure et les risques d'échec de l'impression sont moindres. Avec le système Bowden, le filament doit parcourir un chemin plus long, ce qui augmente la probabilité que les filaments plus souples aient du mal à conserver leur forme correcte.

Ainsi, les extrudeurs Bowden fonctionnent bien avec des matériaux rigides comme l' ASA, PLA, ABS, PETG, Nylon, Carbon Fiber et d'autres filaments.

Les extrudeurs direct drive sont particulièrement répandus. L'utilisation de cet extrudeur permet un contrôle précis de la rétraction, ce qui constitue l'un des avantages principaux. La position de l'entraînement direct est importante pour garantir des impressions 3D fluides et précises car elle minimise la distance jusqu'au plateau chauffant.

Les systèmes Direct Drive présentent l'inconvénient d'alourdir la tête d'impression, ce qui peut provoquer davantage d'à-coups et de vibrations à vitesse élevée. Cependant, un système DDE fonctionnant sur une imprimante 3D pour caoutchouc imprime souvent à des vitesses inférieures en raison des limitations des autres caractéristiques matérielles.

Comment imprimer un filament flexible TPU avec une Ender 3 / Ender 3 Pro / Ender 3 V2

L'impression du TPU avec une Ender 3 PRO ou Ender 3 V2 a fait l'objet de discussions concernant l'extrudeur de l'Ender 3 et la possibilité que le filament se plie une fois qu'il dépasse l'engrenage denté dans la partie froide. Comme le filament flexible se plie, le moteur de l'extrudeur a du mal à transférer correctement le mouvement du filament.

L'utilisation d'un extrudeur avec un moteur direct drive est fortement recommandée si vous souhaitez imprimer en 3D un filament plus souple. Il est toutefois possible d'obtenir des modèles de bonne qualité en utilisant un extrudeur Bowden, si votre Ender 3 V2 est configurée et calibrée correctement. Pour optimiser les paramètres, commencez toujours par un petit projet avant de passer à des projets plus grands.

Vous pouvez éviter que le filament ne se plie dans votre extrudeur en mettant à niveau votre imprimante 3D avec un extrudeur entièrement en métal. Si vous souhaitez mettre à jour votre extrudeur via Thingiverse, c'est une solution plus économique.

Les systèmes direct drive sont une autre mise à niveau appréciée. Comme les tubes Bowden sont éliminés de l'Ender 3, l'Ender 3 (Pro) peut imprimer des filaments flexibles comme le TPU avec beaucoup plus de précision. L'impression de modèles 3D avec des matériaux flexibles a plus de chances de réussir car les trajets des filaments sont plus courts et la traction est supérieure. On peut également obtenir une température plus élevée en éliminant le tube en PTFE et en utilisant une hot-end entièrement en métal.

Conclusion

Les filaments flexibles sont devenus très populaires, surtout grâce à leurs propriétés et à leur aspect similaire au caoutchouc. Pour l'impression 3D de filaments TPU, il est important de prendre le temps de laisser l'imprimante 3D imprimer lentement. Vous pourriez également avoir besoin de ruban adhésif supplémentaire ou de spray Dimafix pour assurer une bonne adhérence du filament sur le plateau. Récemment, une plaque spéciale en PEI est arrivée sur le marché et marque une révolution parmi les plateaux. Le filament adhère parfaitement à la plaque PEI, mais lorsque le produit refroidit, il est possible de le retirer facilement sans aucun outil.

Si vous souhaitez commencer à imprimer du filament flexible d'une dureté de 85A et que vous vous demandez quelle imprimante 3D équipée d'un extrudeur direct drive est idéale pour un usage domestique ou pour les petites entreprises, nous vous conseillons de jeter un œil aux Creality Ender.