Hur man skriver ut med flexibla filament (TPU-filament)

Flexibla filament är material som kombinerar egenskaperna hos styv plast och gummi. Denna blandning kallas termoplastisk elastomer (TPE). Dessa gummiliknande termoplastiska elastomerer kan vridas och töjas utan att gå sönder, på samma sätt som gummi beter sig.

Vissa flexibla filament är mer elastiska än andra och de finns alla i olika typer. Den mest kända är termoplastisk polyuretan (TPU). TPU-filament är något styvare, vilket är en viktig egenskap inom 3D-printing eftersom det innebär att det är lättare att 3D-printa. Det är också något mer hållbart och kan behålla sin elasticitet bättre i kyla. Nötningsbeständigheten hos TPU-filament är 20 % bättre än hos ABS-filament och 70 % bättre än hos PLA-filament.

• Utmärkt elasticitet - Det är idealiskt för den som söker ett filament som kan böjas, töjas och manipuleras.
• Slagtålighet - Produkter som printats med flexibla filament påverkas vanligtvis inte nämnvärt av stötar.
• Reducerade vibrationer - Material med gummiliknande egenskaper dämpar vibrationer, vilket gör dem idealiska för industriella eller mekaniska delar.

• Det är svårare att printa. Det krävs lite tid för att vänja sig vid TPU-filamentets egenskaper om du är van vid PLA-filament. Det tenderar att tråda sig (stringing), vilket gör dekorativa utskrifter svårare. Överhäng är ganska utmanande att integrera på ett jämnt sätt.
• Absorberar fukt - filamentet är särskilt hygroskopiskt; det är mycket viktigt att torka det med en filamenttork före varje användning.
• Efterbearbetning. Utskrifter gjorda med TPU erbjuder vanligtvis färre alternativ vid efterbearbetning.

TPU-material kan användas på många olika sätt. Bland dessa finns:

• Passformstester och funktionell prototyptillverkning. Delar eller produkter som skapats med elastiska egenskaper kan testas för att kontrollera flexibiliteten i verkliga förhållanden.
• Anpassade verktyg. Man kan skapa verktyg med flexibla delar med hjälp av flexibla filament, såsom greppvänliga delar eller handtag.
• Designat för slutanvändning. Vissa delar kan användas normalt eller som reservdelar tack vare deras gummiliknande egenskaper. För att förhindra att maskiner skadar varor på produktionslinjer erbjuder material som TPU mjukare kontaktpunkter.

• Eftersom det finns olika flexibla material på marknaden är det avgörande att kontrollera tillverkarens rekommenderade inställningar.
• Om du printar med flexibla filament är det ofta bäst att använda en långsam hastighet. Eftersom materialet är elastiskt kan varje plötslig förändring i utskriftshastigheten göra att delen blir svårkontrollerad. Filamentet kan komprimeras om utskriftshastigheten ökar, vilket orsakar stopp. Av denna anledning är 25–35 mm/s en bra startpunkt.
• TPU-filamentets flexibilitet och elasticitet gör det särskilt känsligt för rörelser som indragning (retraction). Följaktligen måste indragningsinställningarna för TPU-filament optimeras för att begränsa rörelserna i 3D-utskrifterna. Vi rekommenderar att du inaktiverar indragning helt.
• Om du inte har en direct drive-extruder rekommenderar vi att du använder TPU-filament med hårdhet 98A.
• Innan du använder TPU-filament, torka dem med en filamenttork.

• Det finns inte tillräcklig vidhäftning mellan de första lagren av varmt filament och skrivarens bas. Detta kan leda till en deformerad 3D-produkt. Vi föreslår att du använder Dimafix-spray eller, om möjligt för din skrivare, använder en PEI-platta.
• Filamentet kan inte extruderas korrekt av 3D-skrivaren. Detta kan hända om munstycket blockerar processen helt eller om det finns fluktuationer i matningshastigheten. Om din skrivare har en Bowden-extruder är det bäst att använda hårdare TPU-filament (som 98A) och inaktivera indragning.
• Filamentet har inte torkats före användning. Flexibla filament är mycket känsliga för fukt, så det är mycket viktigt att alltid förvara dem på en torr plats, helst i en plast- eller nylonlåda. Innan varje användning bör även TPU-filament torkas i en filamenttork.

Azure Films TPU finns i två typer: flexibelt filament med hårdhet 95A Shore och flexibelt filament med hårdhet 85A Shore. Dessa flexibla filament tillverkas i Slovenien och finns i olika storlekar.

Egenskaperna för styrka, flexibilitet och hållbarhet hos Azurefilm-filamenten gör dem till ett utmärkt val för applikationer som kräver extra styrka. Till skillnad från vinyl innehåller TPU inte mjukgörare, så det blir inte sprött och förlorar inte sin prestanda över tid.

AzureFilms TPU erbjuder överlägsen beständighet mot olja, fett, smörjmedel och bränslen, samt enastående hydrolysbeständighet.

Azure-filamentens flexibilitet utmärker dem från andra material. Materialets Shore-värde är ett mått på dess motståndskraft mot intryckning och dess flexibilitet. Vanligtvis används Shore A eller Shore D för att beskriva hårdheten hos flexibla material. Flexibla filament som används vid 3D-printing mäts på Shore A-skalan, medan hårdare gummin mäts på Shore D-skalan. Shore A är mjukare, mer flexibel och erbjuder allt som krävs för att möta behoven hos 3D-användare. Shore D är hårdare och också lättare att 3D-printa. Dess hårdhetsgrad kompenserar för dess brister, vilket gör det idealiskt för att börja printa med flexibla filament. Det är mycket likt Shore 98A.

Extrudern är en väsentlig komponent för en 3D-skrivare som påverkar utskriftsprestandan med flexibelt filament. Du måste veta hur extrudern fungerar och hur du kan optimera den för att utskriftsprocessen ska ge bästa möjliga resultat.

Jobbet för en extruder för flexibla filament är att trycka filamentet som ska extruderas och smältas i ett uppvärmt munstycke. Extrudern består av tre identiska komponenter: drivhjulet, stegmotorn och tryckrullen (idler). Extrudrar består alltid av samma komponenter men finns i olika typer: Direct drive och Bowden. Det är filamentets väg och avståndet filamentet färdas innan det når det uppvärmda munstycket som skiljer de två typerna åt.

Jämfört med direct drive-extrudrar färdas filamentet en längre sträcka till munstycket i ett Bowden-system, vilket påverkar 3D-utskriftens hastighet. Direct drive-extrudrar är ett föredraget val för att printa flexibla filament eftersom extruderns position är bättre och risken för att utskriften misslyckas är lägre. Om vi jämför med ett Bowden-system, måste filamentet färdas längre till munstycket, vilket gör det mer sannolikt att mjukare filament har problem att bibehålla korrekt form.

Därför fungerar Bowden-extrudrar bra med styva material som ASA, PLA, ABS, PETG, Nylon, kolfiber och andra filament.

Direct drive-extrudrar är särskilt populära. Att använda denna extruder möjliggör exakt kontroll över indragning, vilket är en av de främsta fördelarna. Positionen för en direct drive-extruder är viktig för att säkerställa smidiga och exakta 3D-utskrifter, eftersom det minimerar avståndet till den uppvärmda plattan.

Direct drive-system har nackdelen att de gör skrivhuvudet tyngre, vilket kan orsaka mer vibrationer vid högre hastigheter. Men ett DDE-system som arbetar på en 3D-skrivare för gummimaterial printar ofta i lägre hastigheter på grund av begränsningar i andra hårdvarukomponenter.

Att printa TPU med Ender 3 PRO eller Ender 3 V2 har varit föremål för diskussioner gällande Enders extruder och möjligheten att filamentet viker sig när det passerar drivhjulet på den kalla sidan. Eftersom det flexibla filamentet viker sig har extrudermotorn svårt att korrekt överföra filamentets rörelse.

Användning av en extruder med direct drive-motor rekommenderas starkt om du vill 3D-printa med ett mjukare filament. Det är dock möjligt att få god kvalitet på modeller med en Bowden-extruder om din Ender 3 V2 är korrekt inställd och kalibrerad. För att optimera inställningarna, börja alltid med ett litet projekt innan du går vidare till större.

Du kan undvika att filamentet viker sig i din extruder genom att uppgradera din 3D-skrivare med en extruder helt i metall. Om du vill uppgradera din extruder via Thingiverse är detta en mer prisvärd lösning.

Direct drive-system är en annan uppskattad uppgradering för extrudrar. Eftersom Bowden-rören har eliminerats från Ender 3, kan Ender 3 (Pro) printa flexibla filament som TPU mycket mer exakt. Utskrift av 3D-modeller med flexibla material har större chans att lyckas eftersom filamentvägarna är kortare och dragkraften är större. Man kan även uppnå högre temperaturer genom att ta bort PTFE-röret och använda ett hotend helt i metall.

Flexibla filament har blivit mycket populära, särskilt tack vare deras gummiliknande egenskaper och utseende. Vid 3D-printing av TPU-filament är det viktigt att avsätta tid för att låta 3D-skrivaren printa långsamt. Du kan också behöva extra tejp eller Dimafix-spray för att säkerställa god vidhäftning av filamentet mot skrivarbädden. Nyligen har även en speciell PEI-platta kommit ut på marknaden, vilket markerar en revolution bland plattor. Filamentet vidhäftar perfekt mot PEI-plattan, men när produkten svalnar kan den enkelt tas bort utan verktyg.

Om du vill börja printa med flexibelt filament med hårdhet 85A och undrar vilken 3D-skrivare med direct drive-extruder som är utmärkt för hemmabruk eller små företag, rekommenderar vi att du kikar på Ender 3 S1, Ender 3 S1 PRO och CR-10 Smart PRO.