3D打印中的TPU：這種柔性材料有什么特點？

魔猴君  知識堂   149天前

當(dāng)我們談?wù)撊廴诔练e3D打印時，可以使用許多材料。最常見的是PLA和ABS，尤其以其易于打印和可訪問性而聞名。然而，市場上的大多數(shù)用戶尋求更進(jìn)一步，采用更多技術(shù)材料，提供更高的機(jī)械特性或簡單地改變表面硬度。熱塑性彈性體系列就是這種情況，其縮寫TPE更為人所熟知。其中，我們發(fā)現(xiàn)TPU熱塑性聚氨酯，以其柔韌性和出色的耐磨性而聞名。這些材料非常靈活，因此它們具有特定的打印特性也就不足為奇了，如果用戶希望在傳統(tǒng)上用于打印的機(jī)器上打印零件，則必須要有耐心。

問題1：TPU家族的主要特點是什么？它與其他塑料有何不同？

TPU是TPE-U的縮寫。我們屬于熱塑性彈性體家族，分為4大類：TPE-U/TPE-S/TPE-A/TPE-E。

它與其他熱塑性塑料的特別區(qū)別在于其可能具有截然不同的表面硬度。這種特性稱為“肖氏硬度”，表示TPU的柔韌性水平。最常用的硬度之一是95shA，它代表了相當(dāng)高的硬度。

使用TPU Flex 85A打印的部件（照片來源：ALSIMA）

TPU還具有優(yōu)異的性能，例如：

高耐使用性和耐磨性。

對油、植物和動物脂肪以及礦物油具有高耐受性。

抗沖擊和抗切割

另一個重要的一點是，TPU具有出色的層內(nèi)聚力，它賦予打印部件機(jī)械均勻性。因此，該零件是各向同性的。

問題2：TPU有什么特殊的打印參數(shù)嗎？

在相對較高的肖氏硬度（>95A min）下，除了良好的收縮控制之外，不存在重大打印問題。對于較軟的材料（<95A），在標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器上，必須大大降低沉積速度，以避免出現(xiàn)細(xì)絲在擠出機(jī)中堵塞的問題。

在95A軟硬度以下，將耗材直接送入打印頭是比將材料從底盤推出的Bowden更合適的解決方案。還有一個非常重要的一點：房間通風(fēng)，這直接影響打印質(zhì)量。缺乏通風(fēng)會導(dǎo)致嚴(yán)重的美觀缺陷。

采用TPU Flex 80A的3D打印部件（照片來源：ALSIMA）

問題3：有什么具體的后處理步驟嗎？

TPU很難進(jìn)行后處理。事實上，它們的耐磨性使得打磨或處理打印表面變得困難。一些苯乙烯類TPE(TPE-S/SEBS)可以像ABS一樣進(jìn)行化學(xué)處理。也可以恢復(fù)加工。

問題4：TPU的主要應(yīng)用有哪些？

應(yīng)用領(lǐng)域有很多，可以說是需要靈活性的一切！在我們的客戶中，我們發(fā)現(xiàn)了抓取應(yīng)用（夾具）、定制靜音塊、零件保護(hù)、減震器和配件。

ALSIMA準(zhǔn)備的3D打印TPU機(jī)器

TPU還可以在不使用真空成型的情況下制作某些柔性部件的原型。FDM中TPU打印的一個重要優(yōu)勢是能夠改變零件的外部結(jié)構(gòu)并調(diào)整零件的內(nèi)部填充物。這具有改變打印部件的靈活性、緩沖性和在應(yīng)力下的反應(yīng)的效果。

問題5：TPU的局限性是什么？

與硅膠不同，TPU不適合高溫環(huán)境。事實上，盡管TPU的工作范圍相對較寬（-20°C–+65°C），但它并不耐高溫。如今，我們在FDM上沉積非常靈活的TPU（<60A shore）時受到限制。我們正在努力從材料和機(jī)器的角度降低這一限制。

問題6：可以給那些想要使用柔性材料進(jìn)行打印的建議？

在標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器上要有耐心，TPU打印速度較慢，以免在擠出機(jī)中造成問題。這是一種反復(fù)無常的材料。其擠出溫度范圍較低，過熱會導(dǎo)致材料中產(chǎn)生氣泡；反之，溫度過低會導(dǎo)致擠出不足。

使用TPU Flex 60A打印的部件（照片來源：ALSIMA）

來源：3dnatives