2023年最灵活的3D打印材料——TPU

有没有想过为什么 3D 打印技术会越来越强大并取代旧的传统制造技术?

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如果你试图列举这种转变发生的原因,那么第一个肯定是定制化。人们追求个性化,对标准化不太感兴趣。

正是由于人们行为的这种转变,以及3D打印技术能够通过定制来满足人们个性化的需求,它才能够取代传统的基于标准化的制造技术。

灵活性是人们追求个性化背后的一个隐性因素。市场上有灵活的3D打印材料,让用户能够开发越来越灵活的零件和功能原型,这对一些用户来说无疑是一种纯粹的幸福。

3D 打印时装和 3D 打印假肢是值得重视 3D 打印灵活性的应用示例。

橡胶3D打印仍处于研究阶段,尚待开发。目前,我们还没有橡胶3D打印技术,在橡胶完全可打印之前,我们只能寻求其他替代方案。

根据研究,最接近橡胶的替代品是热塑性弹性体。本文将深入探讨四种不同类型的柔性材料。

这些柔性3D打印材料被称为TPU、TPC、TPA和Soft PLA。我们将首先简要介绍一下柔性3D打印材料。

最柔韧的灯丝是什么?

为您的下一个 3D 打印项目选择柔性长丝将为您的打印开辟一个充满不同可能性的世界。

您不仅可以使用柔性灯丝打印一系列不同的物体,而且如果您有包含双头或多头挤出机的打印机,您还可以使用这种材料打印出非常神奇的东西。

您可以使用打印机打印零件和功能原型,例如定制的人字拖、压力球头或简单的减震器。

如果您决心将 Flexi 灯丝作为打印物体的一部分,那么您一定会成功地使您的想象最接近现实。

如今,该领域有如此多的选择,很难想象如果没有这种打印材料,3D 打印领域已经过去了多久。

当时,对于用户来说,使用柔性耗材进行打印是一件非常痛苦的事情。这种痛苦源于许多因素,而这些因素都与一个共同点有关:这些材料非常柔软。

由于柔性 3D 打印材料的柔软性,使用任何打印机进行打印都存在风险,因此您需要真正可靠的打印机。

当时大多数打印机都面临推拉效应的问题,因此,无论何时你将当时没有任何刚性的东西推过喷嘴,它都会弯曲、扭曲并与之对抗。

任何熟悉将线从针中倒出以缝制任何类型布料的人都可以体会到这种现象。

除了推挤效应的问题之外,制造 TPE 等较软的长丝是一项非常艰巨的任务,尤其是在公差要求较高的情况下。

如果您考虑到较差的公差并开始制造,那么您制造的灯丝可能会经历较差的细节、堵塞和挤压过程。

但情况已经发生了变化,目前市面上有一系列柔软的线材,其中一些甚至具有弹性和不同程度的柔软度。例如软质PLA、TPU和TPE。

肖氏硬度

这是一个常见的标准,您可能会看到灯丝制造商在其 3D 打印材料的名称中提到这一点。

肖氏硬度被定义为每种材料抵抗压痕的度量。

这种标度是过去人们在谈论任何材料的硬度时没有参考时发明的。

因此,在肖氏硬度发明之前,人们必须用自己的经验向他人解释他们所试验过的任何材料的硬度,而不是提及一个数字。

在考虑选择哪种模具材料来制造功能原型的一部分时,这个尺度成为一个重要因素。

因此,例如,当您想在两种橡胶之间进行选择以制作石膏站立芭蕾舞女演员的模具时,肖氏硬度会告诉您,肖氏硬度为 70 A 的橡胶不如肖氏硬度为 30 A 的橡胶有用。

通常,在处理长丝时,您会知道柔性材料的推荐肖氏硬度范围从 100A 到 75A。

其中,显然肖氏硬度为100A的柔性3D打印材料要比75A的柔性3D打印材料更硬。

购买柔性灯丝时应考虑什么?

购买任何灯丝时都需要考虑各种因素,而不仅仅是柔性灯丝。

您应该从对您来说最重要的中心点开始,例如材料的质量,这将决定功能原型的美观程度。

然后,您应该考虑供应链的可靠性,即您用于 3D 打印的材料应该持续可用,否则,您最终将使用任何有限的 3D 打印材料。

考虑完这些因素后,您应该考虑高弹性和丰富的颜色选择。毕竟,并非所有柔性3D打印材料都能提供您想要的颜色。

考虑了所有这些因素之后,您可以考虑该公司的客户服务和价格与市场上其他公司的比较。

我们现在将列出一些您可以选择用于打印柔性部件或功能原型的材料。

柔性3D打印材料列表

以下提到的所有材料都具有一些基本特性,例如它们本质上都是柔韧且柔软的。这些材料具有出色的抗疲劳性和良好的电气性能。

它们具有卓越的减震性能和抗冲击强度。这些材料具有优异的耐化学性和耐候性,并具有良好的抗撕裂和耐磨性。

它们都是可回收的,并且具有良好的减震能力。

使用柔性 3D 打印材料进行打印的打印机先决条件

在使用这些材料进行打印之前,需要按照一些标准信念来设置打印机。

打印机的挤出机温度范围应在 210 至 260 摄氏度之间,而床温范围应在环境温度至 110 摄氏度之间,具体取决于您要打印的材料的玻璃化转变温度。

使用柔性材料打印时的建议打印速度可以从每秒五毫米到每秒三十毫米不等。

您的 3D 打印机的挤出机系统应该是直接驱动的,建议您使用冷却风扇,以便更快地对制造的零件和功能原型进行后处理。

使用这些材料打印时面临的挑战

当然,根据用户以前遇到的困难,在使用这些材料打印之前,您需要注意一些事项。

-众所周知,打印机的挤出机难以处理热塑性弹性体。
-它们会吸收水分,因此如果灯丝没有正确存放,打印件的尺寸就会增大。
-热塑性弹性体对快速运动很敏感,因此在推入挤出机时可能会弯曲。

TPU

TPU 代表热塑性聚氨酯。它在市场上非常受欢迎,因此,在购买柔性耗材时,与其他耗材相比,您更有可能遇到这种材料。

它因比其他长丝具有更高的刚性和更容易挤出而闻名于市场。

这种材料强度高,耐用性好,弹性范围高达600%至700%。

该材料的肖氏硬度范围为60A至55D。它具有优异的印刷适性,呈半透明状。

它对油脂和油具有耐化学性,使其更适合用于3D打印机。这种材料具有很高的耐磨性。

建议您在使用 TPU 打印时将打印机温度保持在 210 至 230 摄氏度之间,并将打印床温度保持在未加热温度至 60 摄氏度之间。

如上所述,打印速度应在每秒五到三十毫米之间,而对于床粘附,建议使用 Kapton 或画家胶带。

挤出机应为直接驱动,并且不建议使用冷却风扇,至少对于该打印机的第一层。

传输控制协议

它们代表热塑性共聚酯。从化学角度来说,它们是一种聚醚酯,由长链或短链二醇组成的随机长度交替序列构成。

该部分的硬段为短链酯单元,软段通常为脂肪族聚醚、聚酯二醇等。

由于这种柔性 3D 打印材料被视为工程级材料,因此它并不像 TPU 那样常见。

TPC密度较低,弹性模量范围为300%至350%。其肖氏硬度范围为40至72D。

TPC具有良好的耐化学性和高强度,具有良好的热稳定性和耐温性。

使用 TPC 打印时,建议将温度保持在 220 至 260 摄氏度范围内,床温保持在 90 至 110 摄氏度范围内,打印速度范围与 TPU 相同。

对苯二甲酸

TPE 和尼龙的化学共聚物称为热塑性聚酰胺,它结合了尼龙的光滑光泽质地和 TPE 的柔韧性。

其柔韧性和弹性在 370% 至 497% 范围内,肖氏硬度在 75 至 63 A 范围内。

它极其耐用,印刷适性与TPC相当。它具有良好的耐热性和层间附着力。

打印这种材料时,打印机的挤出机温度应在 220 至 230 摄氏度范围内,而床温应在 30 至 60 摄氏度范围内。

您的打印机的打印速度可以与打印 TPU 和 TPC 时建议的速度相同。

打印机的床粘合剂应基于 PVA,挤出机系统可以是直接驱动,也可以是 Bowden 驱动。


发布时间:2023年7月10日