TPU-Filament erklärt: Umfassender Leitfaden zu 3D-Drucks flexiblem Material

TPU ist eines der beliebtesten flexiblen 3D-Druckfilamente auf dem Markt.

Thermoplastisches Polyurethan, oder TPU, stammt aus einer Klasse von Polyurethan-Kunststoffen mit wichtigen Eigenschaften wie hoher Elastizität, Transparenz und Beständigkeit gegen Abrieb, Öl und Fett.

Es hebt sich von anderen Filamentmaterialien durch seine extrem flexible Natur ab. TPUs bestehen aus thermoplastischen Elastomeren, aber es ist besser, sie von Säuren, Lösungsmitteln und Kraftstoffen zu trennen, da diese die Eigenschaften des Filamentmaterials beeinflussen können.

Was ist TPU-Filament?

Thermoplastisches Polyurethan (TPU) ist eine gängige Form von elastischem Polymer oder Elastomer, das auf jedem ordnungsgemäß ausgestatteten 3D-Drucker verwendet werden kann.

Im Vergleich zu den vielen Arten flexibler 3D-Filamente ist TPU-Filament steifer, was es einfacher zu extrudieren und zu verwenden macht. Es ist ein mittelstarkes Filamentmaterial mit sehr hoher Haltbarkeit und Flexibilität und kann viel höheren Druck- und Zugkräften standhalten als seine gängigen Entsprechungen PLA und ABS.

TPU-Filamente sind in verschiedenen Typen je nach Anwendung erhältlich:

• Polyester-TPU-Filamente – abgeleitet aus Adipinsäureestern
• Polyether-TPU-Filamente – abgeleitet aus Tetrahydrofuran-Ethern
• Polycaprolacton-TPU-Filamente – abgeleitet aus thermoplastischem Polyurethan-Elastomer.

Polyester-basierte TPU-Filamente werden häufig für die Beständigkeit gegen Öl und Kohlenwasserstoffe verwendet, während Polyether-TPU-Filamente in feuchten Umgebungen eingesetzt werden. Polycaprolacton-basierte Filamente funktionieren normalerweise optimal bei niedrigen Temperaturen und sind hydrolysebeständiger.

Im Vergleich zum TPE-Filament (bei Amazon prüfen) sind TPU-flexible Filamente einfacher zu drucken und behalten die elastischen Eigenschaften bei niedrigen Temperaturen besser bei.

Ein TPU-Filamentmaterial ist flexibler und hat eine bessere Konformität als andere thermoplastische Formen.

Das Filament hat eine großartige Schichthaftung und delaminiert oder wellt sich nicht während des Druckprozesses, wenn Sie die richtigen 3D-Druckereinstellungen verwenden.

Wofür wird TPU-flexibles Filament verwendet?

TPU-Filament wird häufig in medizinischen Geräten, Antriebsriemen, aufblasbaren Rettungsflößen, Lenkrollen, Automobilindustrie-Panels, Elektrowerkzeugen, Sportgeräten, Schuhen und einigen extrudierten Film- und Blechanwendungen verwendet.

TPU-Filamentmaterial eignet sich hervorragend für die Herstellung maßgefertigter Außenhüllen für mobile Geräte wie Telefone und Tablets, Gummimatten und Stress-Spielzeug. Es kann auch gelegentlich für Reifen oder Stoßdämpfer in der Herstellung von O-Ringen und Dichtungen verwendet werden.

Das TPU-Filament ist perfekt für flexible Teile oder Gehäuse und Teile, die Beständigkeit gegen plötzliche Stöße und Bewegungen benötigen, wenn es um DIY geht.

Wie flexibel ist TPU-Filament?

Die Flexibilität von TPU ist ausgezeichnet. Die Temperatur, bei der TPU-Filament wahrscheinlich extrudiert wird, liegt zwischen 220-250 Grad.

Wenn Sie eine beheizte Bauplattform verwenden, stellen Sie sicher, dass ihre Temperatur nicht höher als 60 Grad ist. Das Extrudersystem muss flexible und komprimierbare Materialien bis zu einer konstanten Temperatur von 250 Grad standhalten.

3D-Druckeinstellungen beeinflussen auch die Flexibilität des 3D-Filaments. Wenn Sie einen niedrigen Infill-Grad verwenden, wird das gedruckte Design auch flexibler.

Dies schafft Raum für das Drucken von Objekten, die starrer und elastischer sind.

Im 3D-Druck erfordern flexible TPU-Filamente die Übertragung größerer Energiemengen als andere Filamentmaterialien.

Kann man Thermoplastisches Polyurethan (TPU) für den 3D-Druck verwenden?

Absolut. TPU-3D-Druck bietet einzigartige Funktionen, die mit anderen Druckmaterialien wie PLA, ABS oder Nylon nicht erreichbar sind.

Durch die Kombination der Eigenschaften von Kunststoff und Gummi kann TPU-Filament langlebige, hochelastische Teile erzeugen, die leicht komprimiert werden können.

Es ist wichtig, die Vor- und Nachteile beim 3D-Druck mit TPU-Filament zu verstehen. Sie sollten auch die möglichen Probleme berücksichtigen, bevor Sie mit dem 3D-Druck mit TPU-Material beginnen, um zu wissen, was Sie erwartet.

Hier sind einige Tipps für den 3D-Druck mit TPU-Filamentmaterial für erstaunliche TPU-Drucke:

• Vorschubrate optimieren

Es wird empfohlen, eine konstante Vorschubrate und langsame Vorschubrate beim 3D-Druck mit flexiblen Filamenten zu verwenden. Dies liegt daran, dass das Druckmaterial elastisch ist und bei plötzlichen Änderungen der Druckgeschwindigkeit unkontrollierbar werden kann.

Erhöhte Druckgeschwindigkeiten können eine Kompression des Filaments verursachen, was zu einer Verstopfung führt. Es dauert normalerweise mehrere Versuche, die optimale Druckgeschwindigkeit für 3D-Druck mit TPU-Filamentmaterial einzustellen.

Jedoch ist eine gute Druckgeschwindigkeit, um zu beginnen, 35 mm/s.

Um dies mit TPU-Filamentmaterial zu erreichen, drucken Sie niedrigere Schichthöhen, während Sie sicherstellen, dass sie zwischen 0,1 mm und 0,2 mm liegen. Eine niedrigere Schichthöhe erfordert weniger Kunststoff, was bedeutet, dass der Extruder mit einer niedrigeren Rate zuführt, was die Filamentmaterialbelastung erleichtert.

• Negative Toleranz verwenden und Rafts vermeiden

Sie sollten eine negative Toleranz zwischen einem flexiblen Teil und einer Anforderung verwenden, um auf einem anderen Objekt zu passen. Dies stellt sicher, dass das flexible Teil den Spielraum hat, sich bequem über das andere Objekt zu dehnen.

Bei der Verwendung von flexiblem Filamentmaterial wie TPU ist es wichtig, Rafts zu vermeiden, da Basisschichten eine höhere Extrusionsrate haben, was Probleme verursachen könnte.

• Retraktionseinstellungen optimieren

Die Flexibilitäts- und Elastizitätsfunktion macht das TPU-Filamentmaterial empfindlich gegenüber schnellen Bewegungen wie Retraktionen.

Daher müssen Sie, um erfolgreich mit flexiblen TPU-Filamenten 3D-zudrucken, die Retraktionseinstellungen optimieren, um Bewegungen zu begrenzen. Beginnen Sie mit einer kleinen Menge Retraktion bei langsamerer Druckgeschwindigkeit, um jedes Austreten aus dem Extruder zu eliminieren.

• Distanz verkürzen

Das Verkürzen der Distanz ist eine allgemeine Meinung zugunsten des 3D-Drucks flexibler Materialien mit einem Direct-Drive-Extruder. Dennoch können Sie ähnliche Ergebnisse erzielen, wenn Sie die richtigen Einstellungen an einem 3D-Drucker mit Bowden-Extruder verwenden.

Es ist wichtig, enge Toleranzen für den Pfad sicherzustellen, in dem das Filament verläuft, um Knicken oder Wickeln zu verhindern.

• Spulenplatzierung

Einige Anpassungen an der Spule des flexiblen Materials können einen erheblichen Unterschied machen. Normalerweise zieht der Extruderantrieb das Druckerfilament in die Düse, was dazu führt, dass die Filamentspule während des Druckprozesses eine kleine Menge Kunststoff abwickelt.

Da TPU-Material jedoch elastischer ist, wird das Filament beim Ziehen gedehnt, was zu Unter-Extrusion führen kann. Aus diesem Grund montieren Sie die Spule über dem 3D-Drucker, damit das Filament nach unten abwickelt, um jeden Widerstand zu reduzieren.

Was ist der Unterschied zwischen TPU und PLA?

PLA ist einfacher zu drucken, umweltfreundlicher und kompostierbar als TPU. TPU-Material eignet sich für flexible Teile, die nach dem Biegen in ihren ursprünglichen Zustand zurückkehren können.

Also, wenn Sie das einfachste Filament für den 3D-Druck wollen, müssen Sie PLA (bei Amazon prüfen) verwenden, aber wenn Sie Flexibilität zu Ihren Drucken hinzufügen möchten, können Sie TPU verwenden.

Wie lagert man TPU-Filament?

Flexibles TPU-Filament kann in einem kühlen, luftdichten Behälter gelagert werden, wie PolyBox (bei Amazon prüfen). Der Lagerbehälter kann auch ein Trockenmittelpaket haben, um das Filament knochentrocken zu halten.

Der luftdichte Behälter hilft auch, das Eindringen von Schmutz- und Staubpartikeln zu verhindern, sodass Sie das Filament jederzeit zum Drucken verwenden können.

Obwohl einige TPU-Filamente wasserbeständig sind, kann die Exposition von TPU gegenüber Wasser eine Degradation des Produkts verursachen.

Wie glättet man TPU 3D-Filament flexible Materialien?

Eine der effektivsten Methoden, Drucklinien ohne teure Ausrüstung zu glätten, ist die Verwendung von Epoxidharz (bei Amazon prüfen).

Füllgrundierung, das Material, das zum Auffüllen von Drucklinien bei PLA-Drucken verwendet wird, ist leider schlecht geeignet, TPU-Linien aufzufüllen, da die flexible Natur des Materials den Grundierung zum Riss, Absplittern oder Abblättern bringt, wenn er nicht richtig haftet.

Beim 3D-Druck ist die Shore-Härte der Grad, in dem ein Druckmaterial einer Eindrückung widersteht.

Shore A misst Objekte mittlerer Weichheit. Zum Beispiel hat ein Gummiband eine Shore-A-Härte von 20, während ein dichterer und härterer gummiartiger Rad an einem Einkaufswagen eine Shore-A-Härte von 90 haben kann.

Eine andere Shore-Härte-Metrik wird verwendet, um die Härte starrerer Materialien zu messen: Shore D. Ein Autoreifen hätte eine Shore-D-Härte von ca. 20, ein sehr steifes und hartes Objekt wie ein Bauhelm könnte eine Härte von 80 D haben.

TPU-flexible Filamente haben eine Shore-Härte zwischen 75 D und 98 A.

Ist TPU-Filament giftig?

TPU-Filamentmaterialien sind nicht giftig und gelten als sicher für viele Anwendungen, abhängig von mehreren Überlegungen. TPU-Filament wird sogar in biomedizinischen Anwendungen verwendet. Es ist eine vielseitige Verbindung mit großer Abriebfestigkeit, die häufig in unserem täglichen Leben verwendet wird.

Ist TPU-Filament lebensmittelsicher?

TPU-Filamentmaterial stößt beim 3D-Druck keine außergewöhnlichen Dämpfe aus, aber es gilt nicht als lebensmittelsicher.

Obwohl TPU ein nicht lösliches Material ist, ist es hygroskopisch, was bedeutet, dass es Feuchtigkeit aus seiner Umgebung aufnimmt und sich im Laufe der Zeit abbaut.

Fazit

TPU-Filament ist ein mittelstarkes 3D-Druckmaterial, das höheren Druck- und Zugkräften standhält als seine Gegenstücke PLA und ABS.

TPU-flexible Filamente haben außergewöhnliche Eigenschaften, die es zu Ihrer ultimativen Wahl für ein 3D-Druckprojekt machen, das elastisches Material dank seiner gummiartigen Eigenschaften benötigt.

Wenn Sie nach einem flexiblen Filament suchen, haben Sie Glück, da TPU-Filament das Material der Wahl ist, das einfacher zu handhaben ist als seine gängigen Gegenstücke.