3D打印中的TPU：這種柔性材料有什么特點？

魔猴君  知識堂   303天前

當我們談論熔融沉積3D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，市場上的大多數用戶尋求更進一步，采用更多技術材料，提供更高的機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，我們發現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上用于打印的機器上打印零件，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，它代表了相當高的硬度。

使用TPU Flex 85A打印的部件（照片來源：ALSIMA）

TPU還具有優異的性能，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具有出色的層內聚力，它賦予打印部件機械均勻性。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），在標準機器上，必須大大降低沉積速度，以避免出現細絲在擠出機中堵塞的問題。

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，這直接影響打印質量。缺乏通風會導致嚴重的美觀缺陷。

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一樣進行化學處理。也可以恢復加工。

問題4：TPU的主要應用有哪些？

應用領域有很多，可以說是需要靈活性的一切！在我們的客戶中，我們發現了抓取應用（夾具）、定制靜音塊、零件保護、減震器和配件。

ALSIMA準備的3D打印TPU機器

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打印的一個重要優勢是能夠改變零件的外部結構并調整零件的內部填充物。這具有改變打印部件的靈活性、緩沖性和在應力下的反應的效果。

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行打印的建議？

在標準機器上要有耐心，TPU打印速度較慢，以免在擠出機中造成問題。這是一種反復無常的材料。其擠出溫度范圍較低，過熱會導致材料中產生氣泡；反之，溫度過低會導致擠出不足。

使用TPU Flex 60A打印的部件（照片來源：ALSIMA）

來源：3dnatives