Jak drukować z użyciem filamentów elastycznych (filamenty TPU)

Elastyczne filamenty to materiały, które łączą właściwości sztywnego plastiku i gumy. Ta mieszanka znana jest jako termoplastyczny elastomer (TPE). Te gumopodobne elastomery termoplastyczne można wyginać i rozciągać bez pękania, podobnie jak zachowuje się guma.

Niektóre elastyczne filamenty są bardziej sprężyste od innych i wszystkie są dostępne w różnych typach. Najbardziej znanym jest poliuretan termoplastyczny (TPU). Filament TPU jest nieco sztywniejszy, co jest ważną cechą w branży druku 3D, ponieważ oznacza, że łatwiej się z niego drukuje w 3D. Jest również nieco bardziej wytrzymały i lepiej zachowuje swoją elastyczność w niskich temperaturach. Odporność na zużycie filamentu TPU jest o 20% lepsza niż w przypadku filamentu ABS i o 70% lepsza niż w przypadku filamentu PLA.

• Doskonała elastyczność - idealna dla osób poszukujących filamentu, który można wyginać, rozciągać i manipulować nim.
• Odporność na uderzenia - produkty wydrukowane z elastycznych filamentów zazwyczaj nie odczuwają znaczącego wpływu uderzeń.
• Zredukowane wibracje - materiały o właściwościach zbliżonych do gumy tłumią wibracje, co czyni je idealnymi do części przemysłowych lub mechanicznych.

• Drukowanie jest trudniejsze. Jeśli jesteś przyzwyczajony do filamentu PLA, będziesz potrzebować trochę czasu, aby przyzwyczaić się do właściwości filamentu TPU. Ma on tendencję do nitkowania (stringingu), co utrudnia wykonywanie wydruków dekoracyjnych. Nawisy są dość trudne do wykonania w sposób równomierny.
• Pochłania wilgoć - filament jest szczególnie higroskopijny; przed każdym użyciem bardzo ważne jest osuszenie go w suszarce do filamentów.
• Obróbka końcowa. Wydruki uzyskane z TPU zazwyczaj oferują mniej opcji w fazie obróbki końcowej.

Materiały TPU mogą być używane na wiele sposobów. Należą do nich:

• Testy dopasowania i prototypowanie funkcjonalne. Części lub produkty stworzone z właściwościami elastycznymi można testować pod kątem elastyczności w rzeczywistych warunkach.
• Niestandardowe narzędzia. Za pomocą elastycznych filamentów można tworzyć narzędzia z plastycznymi częściami, takimi jak uchwyty lub rękojeści.
• Zastosowania końcowe. Niektóre części mogą być używane normalnie lub jako części zamienne dzięki swoim gumopodobnym właściwościom. Aby zapobiec uszkodzeniom towarów na liniach produkcyjnych przez maszyny, materiały takie jak TPU oferują bardziej miękkie punkty styku.

• Ponieważ na rynku dostępnych jest wiele różnych elastycznych materiałów, kluczowe jest sprawdzenie ustawień zalecanych przez producenta.
• Jeśli drukujesz elastycznymi filamentami, często najlepiej używać wolnej prędkości. Ponieważ materiał jest elastyczny, każda nagła zmiana prędkości druku może sprawić, że detal stanie się niekontrolowany. Filament może zostać ściśnięty przy zwiększeniu prędkości druku, co powoduje zatory. Z tego powodu 25-35 mm/s jest dobrym punktem wyjścia.
• Elastyczność i sprężystość TPU czynią go szczególnie wrażliwym na ruchy takie jak retrakcja. W rezultacie ustawienia retrakcji dla filamentu TPU muszą być zoptymalizowane, aby ograniczyć ruchy w wydrukach 3D. Zalecamy całkowite wyłączenie retrakcji.
• Jeśli nie masz ekstrudera typu direct drive, sugerujemy używanie filamentu TPU o twardości 98A.
• Przed użyciem filamentów TPU należy je wysuszyć w suszarce do filamentów.

• Niewystarczająca przyczepność między pierwszymi warstwami gorącego filamentu a podstawą drukarki. Może to prowadzić do odkształcenia produktu 3D. Sugerujemy użycie sprayu Dimafix lub, jeśli jest to możliwe dla Twojej drukarki, użycie płyty PEI.
• Filament nie jest prawidłowo wytłaczany przez drukarkę 3D. Może się tak zdarzyć, jeśli dysza całkowicie blokuje proces lub jeśli występują wahania w szybkości podawania (feed rate). Jeśli Twoja drukarka ma ekstruder typu Bowden, lepiej używać twardszych filamentów TPU (takich jak 98A) i wyłączyć retrakcję.
• Filament nie został osuszony przed użyciem. Elastyczne filamenty są bardzo wrażliwe na wilgoć, dlatego bardzo ważne jest, aby zawsze przechowywać je w miejscu wolnym od wilgoci, najlepiej w plastikowym pudełku lub nylonowym worku. Przed każdym użyciem filament TPU należy również osuszyć w suszarce do filamentów.

TPU od Azurefilm jest dostępny w dwóch typach: elastyczny filament o twardości 95A Shore oraz elastyczny filament o twardości 85A Shore. Te elastyczne filamenty są produkowane w Słowenii i są dostępne w różnych wymiarach.

Cechy wytrzymałości, elastyczności i odporności filamentów Azurefilm czynią je doskonałym wyborem do zastosowań wymagających większej wytrzymałości. W przeciwieństwie do winylu, TPU nie zawiera plastyfikatorów, więc nie kruszeje i nie traci swoich właściwości w czasie.

TPU od Azurefilm oferuje doskonałą odporność na oleje, smary, płyny eksploatacyjne i paliwa, a także wyjątkową odporność na hydrolizę.

Elastyczność filamentów Azure wyróżnia je na tle innych materiałów. Twardość Shore'a materiału jest miarą jego odporności na wgniecenia i elastyczności. Zazwyczaj używa się skali Shore A lub Shore D do określenia twardości materiałów elastycznych. Elastyczne filamenty używane w druku 3D są mierzone w skali Shore A, podczas gdy twardsze gumy mierzy się w skali Shore D. Shore A jest bardziej miękki, bardziej elastyczny i oferuje wszystko, co jest potrzebne, aby sprostać wymaganiom osób pracujących w 3D. Shore D jest twardszy, a także łatwiejszy w druku 3D. Stopień jego twardości kompensuje wady, co czyni go idealnym wyborem do rozpoczęcia przygody z elastycznymi filamentami. Jest bardzo zbliżony do Shore 98A.

Ekstruder jest kluczowym komponentem drukarki 3D, który wpływa na wydajność drukowania elastycznym filamentem. Musisz wiedzieć, jak działa ekstruder i jak go zoptymalizować, aby proces drukowania przyniósł jak najlepsze rezultaty.

Zadaniem ekstrudera dla elastycznych filamentów jest wypychanie filamentu w celu wytłoczenia i stopienia go w podgrzewanej dyszy. Ekstruder składa się z trzech identycznych elementów: koła zębatego napędowego, silnika krokowego i docisku (idler). Ekstrudery składają się z tych samych komponentów, ale są dostępne w różnych typach: Direct drive i Bowden. To ścieżka filamentu i odległość filamentu przed wejściem do podgrzewanej dyszy odróżnia te dwa typy.

W porównaniu do ekstruderów direct drive, w systemie Bowden filament przebywa dłuższą drogę do dyszy, co zwiększa szybkość druku 3D. Ekstrudery typu direct drive są preferowanym wyborem do drukowania elastycznymi filamentami, ponieważ umiejscowienie ekstrudera jest lepsze i ryzyko nieudanego wydruku jest mniejsze. W systemie Bowden filament musi pokonać dłuższą drogę do dyszy, przez co bardziej prawdopodobne jest, że bardziej miękkie filamenty będą miały problemy z utrzymaniem prawidłowego kształtu.

Dlatego ekstrudery Bowden dobrze sprawdzają się w przypadku sztywnych materiałów, takich jak ASA, PLA, ABS, PETG, Nylon, włókno węglowe i inne.

Ekstrudery typu direct drive są szczególnie popularne. Zastosowanie tego ekstrudera pozwala na precyzyjną kontrolę retrakcji, co jest jedną z głównych zalet. Pozycja bezpośredniego napędu jest ważna, aby zapewnić płynne i dokładne wydruki 3D, ponieważ minimalizuje odległość od stołu grzewczego.

Systemy Direct Drive mają wadę w postaci zwiększonej masy głowicy, co może powodować większe drgania przy większych prędkościach. Jednak system DDE pracujący na drukarce 3D typu "guma" często będzie drukował z niższymi prędkościami ze względu na ograniczenia innych cech sprzętowych i podzespołów drukarki.

Drukowanie TPU na Ender 3 PRO lub Ender 3 V2 było przedmiotem dyskusji na temat ekstrudera Ender 3 i możliwości wyginania się filamentu, gdy ten przechodzi za koło zębate w zimnej części. Ponieważ elastyczny filament się wygina, silnik ekstrudera ma trudności z prawidłowym przeniesieniem ruchu filamentu.

Jeśli chcesz drukować w 3D z bardziej miękkiego filamentu, zdecydowanie zaleca się użycie ekstrudera z silnikiem typu direct drive. Nadal można uzyskać modele dobrej jakości przy użyciu ekstrudera typu Bowden, jeśli Twoja Ender 3 V2 jest prawidłowo ustawiona i skalibrowana. Aby zoptymalizować ustawienia, zawsze zacznij od małego projektu, zanim przejdziesz do większych.

Możesz zapobiec wyginaniu się filamentu w ekstruderze, aktualizując swoją drukarkę 3D o w pełni metalowy ekstruder. Jeśli chcesz zaktualizować swój ekstruder z Thingiverse, jest to bardziej ekonomiczne rozwiązanie.

Systemy direct drive to kolejna popularna modernizacja ekstruderów. Ponieważ rurki Bowden zostały wyeliminowane z Ender 3, Ender 3 (Pro) może drukować elastyczne filamenty, takie jak TPU, znacznie precyzyjniej. Drukowanie modeli 3D z elastycznych materiałów ma większe szanse powodzenia, ponieważ ścieżki filamentu są krótsze, a trakcja większa. Wyższą temperaturę można również uzyskać eliminując rurkę PTFE i stosując całkowicie metalowy hot-end.

Elastyczne filamenty stały się bardzo popularne, głównie dzięki swoim właściwościom i gumopodobnemu wyglądowi. W druku 3D z filamentów TPU ważne jest, aby poświęcić czas na powolne drukowanie. Może być również potrzebna dodatkowa taśma klejąca lub spray Dimafix, aby zapewnić dobrą przyczepność filamentu do stołu. Niedawno na rynku pojawiła się również specjalna płyta PEI, która stanowi rewolucję wśród podkładek. Filament idealnie przylega do płyty PEI, ale gdy produkt ostygnie, można go łatwo usunąć bez użycia żadnych narzędzi.

Jeśli chcesz zacząć drukować elastycznym filamentem o twardości 85A i zastanawiasz się, która drukarka 3D z ekstruderem direct drive jest świetna do użytku domowego lub małych firm, polecamy przyjrzeć się modelom Ender 3 S1, Ender 3 S1 PRO oraz CR-10 Smart PRO.