HUR MAN SKRIVER UT MED FLEXIBLA TPU-FILAMENT

TPU-filament (flexibelt filament) är i princip plastmaterial med egenskaper som liknar gummi, vilket gör dem extremt flexibla och hållbara.  Flexibla filament används ofta för att tillverka hushållsapparater, leksaker, telefonfodral, bärbara föremål som armband, bildelar och medicinskt material. Om du vill 3D-printa ett föremål som behöver böjas, sträckas eller komprimeras, bör detta TPU-filament för 3D-skrivare klara av uppgiften.

Designer och ingenjörer drar dagligen nytta av flexibiliteten hos flexibla filament och använder dem för att skapa elastiska former och prototyper.

Att skriva ut med TPU-filament och andra flexibla material kan vara något utmanande för nybörjare inom 3D-printning, eftersom de inte är lika lätta att använda som andra filament. Med rätt instruktioner kan vem som helst uppnå önskat resultat, vilket är anledningen till att vi har förberett några tips på hur man skriver ut med TPU-filament.

Vad är flexibla filament?

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

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

För- och nackdelar med flexibla filament

Fördelar

• Utmärkt elasticitet – Det är idealiskt för den som söker ett filament som kan böjas, sträckas och manipuleras.
• Slagtålighet – Produkter utskrivna 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.

Nackdelar

• Det är svårare att skriva ut. Det tar lite tid att vänja sig vid egenskaperna hos TPU-filament om du är van vid PLA-filament. Det tenderar att dra trådar (stringing), vilket gör dekorativa utskrifter svårare. Överhäng är ganska svåra 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.

Vanliga tillämpningar för flexibla filament

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

• Passformstester och funktionell prototypframtagning. Delar eller produkter skapade med elastiska egenskaper kan testas för att kontrollera flexibiliteten i verkligheten.
• Anpassade verktyg. Man kan skapa verktyg med duktila delar med flexibla filament, såsom greppdelar eller handtag.
• Designade 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.

Tips för att skriva ut med TPU och vanliga misstag vid utskrift

• Eftersom det finns olika flexibla material på marknaden är det viktigt att kontrollera tillverkarens rekommenderade inställningar.
• Om du skriver ut med flexibla filament är det ofta bäst att använda en långsam hastighet. Eftersom materialet är elastiskt kan alla plötsliga hastighetsförändringar vid utskrift göra att delen blir ohanterlig. Filamentet kan komprimeras om utskriftshastigheten ökar, vilket orsakar stopp. Därför är 25–35 mm/s en bra utgångspunkt.
• TPU:s flexibilitet och elasticitet gör det särskilt känsligt för rörelser som retraction. Som ett resultat måste inställningarna för retraction för  TPU-filament optimeras för att begränsa rörelser i 3D-utskrifter. Vi rekommenderar att du inaktiverar retraction helt.
• Om du inte har en direct drive-extruder föreslår vi att du använder TPU-filament med hårdhet 98A.
• Innan du använder TPU-filament, torka dem med en  filamenttork.

De vanligaste felen vid utskrift:

• 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 det är möjligt för din skrivare, en  PEI-platta.
• Filamentet kan inte matas ut korrekt av  3D-skrivaren. Detta kan hända om munstycket blockerar processen helt eller om det finns fluktuationer i matningshastigheten (feed rate). Om din skrivare har en Bowden-extruder är det bättre att använda styvare TPU-filament (som 98A) och inaktivera retraction.
• Filamentet torkades inte före användning.  Flexibla filament är mycket känsliga för fukt, så det är mycket viktigt att alltid förvara dem på en plats utan fukt, helst i en plast- eller nylonpåse. Före varje användning måste även TPU-filament torkas i en  filamenttork.

AzureFilm flexibla filament

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

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

AzureFilm TPU erbjuder överlägsen motståndskraft mot olja, fett, smörjmedel och bränslen, samt exceptionell hydrolysbeständighet.

Azure-filamentens flexibilitet skiljer 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-printning mäts på Shore A-skalan, medan hårdare gummin mäts på Shore D-skalan. Shore A är mjukare, mer flexibelt och erbjuder allt som krävs för att möta kraven hos de som arbetar med 3D. Shore D är hårdare och också lättare att 3D-printa. Dess hårdhetsgrad kompenserar för dess brister, vilket gör det idealiskt för att börja skriva ut med flexibla filament. Det är mycket likt Shore 98A.

Hur olika extruders påverkar TPU-utskrifter

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

Arbetet för en extruder för flexibla filament är att driva fram filamentet som ska extruderas och smältas i ett uppvärmt munstycke. Extrudern består av tre identiska komponenter: drivkugghjulet, stegmotorn och löprullen (idler). Extruders består alltid av samma komponenter men finns i olika typer: Direct drive och Bowden. Det är filamentets väg och avståndet till det uppvärmda munstycket som skiljer de två typerna åt.

Jämfört med direct drive-extruders färdas filamentet en längre sträcka till munstycket i Bowden-systemet, vilket ökar hastigheten vid 3D-printning. Direct drive-extruders är ett att föredra val för utskrift av flexibla filament eftersom extruderns position är bättre och risken för misslyckade utskrifter är lägre. Om vi jämför med Bowden-systemet, måste filamentet färdas längre till munstycket, vilket gör det mer troligt att mjukare filament får problem med att behålla rätt form.

Bowden-extruders fungerar därför bra med styva material som  ASA, PLA, ABS, PETG, Nylon, Carbon Fiber och andra filament.

Direct drive-extruders är särskilt populära. Användningen av denna extruder ger exakt kontroll över retraction, vilket är en av de främsta fördelarna. Positionen för direct drive är viktig för att säkerställa att vi kan få mjuka och exakta 3D-utskrifter eftersom det minimerar avståndet till den uppvärmda plattan.

Direct drive-system har nackdelen att de tynger ner skrivarhuvudet, vilket kan orsaka mer gungning och vibrationer vid högre hastigheter. Ett DDE-system som arbetar på en 3D-skrivare med gummi skriver dock ofta ut vid lägre hastigheter på grund av begränsningar i annan hårdvara och skrivarkomponenter.

Hur man skriver ut flexibelt TPU-filament med en Ender 3/Ender 3 Pro/Ender 3 V2

Utskrift av TPU med  Ender 3 PRO eller  Ender 3 V2 har varit föremål för diskussioner gällande Enderns extruder och möjligheten att filamentet böjer sig när det passerar kugghjulet i den kalla delen. Eftersom det flexibla filamentet böjer sig har extrudermotorn svårt att korrekt överföra filamentets rörelse.

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

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

Direct drive-system är en annan uppskattad uppgradering för extruders. Eftersom Bowden-rören har eliminerats från Ender 3, kan Ender 3 (Pro) skriva ut 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 eliminera PTFE-röret och använda ett hot end helt i metall.

Slutsats

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

Om du vill börja skriva ut med flexibelt filament med hårdhet 85A och undrar vilken 3D-skrivare med direct drive-extruder som är utmärkt för hemmabruk eller småföretag, rekommenderar vi att du kikar på  Creality Ender.