Spora część wydruków na drukarkach 3D to sztywne modele, które muszą zachowywać ustalone wymiary. Jest to ważne np. w przypadku prototypów w skali 1:1, ale także różnego rodzaju obudów czy też części układów mechanicznych, które muszą dopasować się do pozostałych elementów systemu. Jednak w niektórych przypadkach projektantom potrzebny jest nie filament sztywny i odporny na zginanie, ale – przeciwnie – elastyczny, odkształcający się i powracający do pierwotnego kształtu. Do takich wydruków nieocenione są filamenty TPU, które dokładniej przedstawiamy w naszym artykule.
TPU jako tworzywo sztuczne
Termoplastyczny poliuretan (w skrócie TPU) znajduje wiele zastosowań w przemyśle. To elastyczne tworzywo w ujęciu mikroskopowym składa się z dwóch rodzajów struktur: długich, podatnych na odkształcenia łańcuchów „miękkich” oraz krótszych, mocno spolaryzowanych łańcuchów „twardych”. Tworzą one właściwie strukturę krystaliczną. Jeśli jednak TPU podgrzejemy, wówczas krystaliczna „sieć” zmienia właściwości i poliuretan możemy bardzo łatwo formować. Dzięki temu tworzywo jest wykorzystywane w przemyśle samochodowym, produkcji akcesoriów sportowych, narzędzi, urządzeń medycznych czy w laminowaniu szkła. Po zastosowaniu folii z TPU szyby i lustra stają się odporniejsze na pękanie i uderzenia. Z poliuretanem stykamy się w naszym życiu na co dzień. ponieważ stanowi on jeden z najbardziej lubianych surowców do produkcji… etui na telefony komórkowe. „Gumowe” osłonki, do których wkładamy smartfony, wykonane są najczęściej właśnie z TPU.
Najważniejsze właściwości filamentów TPU
Termoplastyczny poliuretan występujący w roli materiału eksploatacyjnego do drukarek 3D pozwala projektantom na tworzenie elastycznych elementów układów mechanicznych i konstrukcji dopasowanych wymiarowo. Filamenty TPU przypominają gumę. Gwarantują wysoką giętkość, a wykonane z nich detale po ściśnięciu łatwo powracają do pierwotnego kształtu. Modele wydrukowane z filamentów TPU są odporne na ścieranie i wykazują wysoką trwałość w kontakcie z wieloma substancjami chemicznymi – przede wszystkim z olejami i smarami. Bardzo dobrze znoszą zmienne warunki atmosferyczne. Modele wykonane z termoplastycznego poliuretanu nie niszczą się pod wpływem uderzeń. Mają też zdolność do wytłumiania drgań i wstrząsów (co dodatkowo upodabnia filamenty TPU do gumy).
Druk 3D z wykorzystaniem filamentów TPU
Decydując się na drukowanie z użyciem filamentów TPU, należy pamiętać o kilku podstawowych kwestiach. Pierwsza z nich to wybór odpowiedniej drukarki 3D – musi być ona przystosowana do tego rodzaju materiałów. W większości urządzeń drukujących z segmentu amatorskiego czy półprofesjonalnego montowane są ekstrudery typu „bowden”, czyli wyposażone w rurkę prowadzącą włókno tworzywa sztucznego. Niestety w takich konstrukcjach filament TPU może stawiać zbyt duży opór podczas próby przesuwania go przez teflonową rurkę, a to uniemożliwia stałe podawanie filamentu do dyszy. Konieczne jest zatem sprawdzenie, czy dany model drukarki 3D pozwala na zastosowanie elastycznego poliuretanu.
Sama funkcjonalność urządzenia musi iść jednak w parze z doświadczeniem operatora. Wiele zależy od ustawionych parametrów wydruku. Filamenty TPU wymagają najczęściej podgrzewania dyszy do temperatury 210 – 240 °C, a stołu roboczego do ok. 20 – 80 °C. Dokładne wartości trzeba czasem ustalać eksperymentalnie. Dodatkowy wymóg to ustawienie niższej prędkości druku 3D – tworzenie modelu z filamentów TPU musi trwać dłużej. W przeciwnym razie istnieje bowiem ryzyko, że dysza zacznie „zbierać” nałożoną warstwę.
Dobrze zaplanowany proces z pewnością „odwdzięczy” się solidnie wykonanym modelem o doskonale przylegających warstwach.
Filamenty do druku 3D
Podsumowanie
Filamenty TPU to spełnienie marzeń wielu projektantów. Dzięki zastosowaniu tego tworzywa sztucznego mogą wytwarzać precyzyjnie dopasowane detale z materiału zbliżonego do gumy. Bez trudu uzyskają potrzebne uszczelki, opony, zderzaki czy osłonki, a nawet elastyczne elementy obudów. Filamenty TPU do drukarek 3D wymagają sporej wprawy w zakresie doboru parametrów (takich jak temperatura czy prędkość druku); często także ostrożnego testowania wariantów. Jeśli drukarka przystosowana jest do pracy z filamentami TPU, a operator poradzi sobie z zaplanowaniem procesu, to przed projektantem otworzą się ogromne możliwości.
Jedna odpowiedź