2023年最柔韧的3D打印材料——TPU

有没有想过为什么 3D 打印技术越来越强大并取代旧的传统制造技术?

tpu-柔性丝.webp

如果您尝试列出发生这种转变的原因,那么该列表肯定会从定制开始。人们正在寻求个性化。他们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满足人们个性化、定制化的需求,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藏因素。事实上,市场上有柔性 3D 打印材料,使用户能够开发出越来越多的柔性零件和功能原型,这对一些用户来说是纯粹的幸福之源。

3D 打印时装和 3D 打印假肢是 3D 打印灵活性值得赞赏的应用示例。

橡胶3D打印是一个仍处于研究阶段且有待开发的领域。但目前我们还没有橡胶 3D 打印技术,在橡胶变得完全可打印之前,我们将不得不寻找替代方案。

根据研究,最接近橡胶的替代品被称为热塑性弹性体。我们将在本文中深入研究四种不同类型的柔性材料。

这些柔性3D打印材料被命名为TPU、TPC、TPA和Soft PLA。首先,我们将向您简要介绍柔性 3D 打印材料。

什么是最柔韧的长丝?

为您的下一个 3D 打印项目选择柔性线材将为您的打印打开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,而且如果您有包含打印机的双头或多头挤出机,您还可以使用这种材料打印非常令人惊奇的东西。

可以使用打印机打印零件和功能原型,例如定制人字拖、应力球头或简单的减振器。

如果您决心将 Flexi 长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力最接近现实。

如今,该领域有如此多的选择,很难想象在没有这种打印材料的情况下,3D 打印领域已经过去了多久。

对于用户来说,当时使用柔性线材进行打印是一件很痛苦的事情。疼痛是由许多因素造成的,这些因素都围绕着一个普遍事实,即这些材料非常柔软。

柔性 3D 打印材料的柔软性使得使用任何打印机打印它们都存在风险,相反,您需要真正可靠的东西。

当时的大多数打印机都面临着推弦效应的问题,所以每当你通过喷嘴推动当时没有任何刚性的东西时,它就会弯曲、扭曲并与之对抗。

每个熟悉从针中倒线来缝制任何布料的人都可以体会到这种现象。

除了推动效应的问题之外,制造 TPE 等较软的长丝也是一项非常艰巨的任务,尤其是具有良好公差的情况。

如果您考虑到公差较差并开始制造,那么您制造的灯丝很可能必须经历不良的细节、堵塞和挤出过程。

但情况发生了变化,目前有一系列柔软的长丝,其中一些甚至具有弹性和不同程度的柔软度。软 PLA、TPU 和 TPE 就是其中一些例子。

肖氏硬度

这是您可能会看到长丝制造商在其 3D 打印材料名称旁边提及的常见标准。

肖氏硬度定义为每种材料抵抗压痕的能力。

这种标尺是在过去人们在谈论任何材料的硬度时没有参考依据时发明的。

因此,在肖氏硬度发明之前,人们必须利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,这种规模成为一个重要因素。

例如,当您希望在两种橡胶之间进行选择来制作石膏站立芭蕾舞女演员的模具时,肖氏硬度会告诉您选择短硬度为 70 A 的橡胶,不如肖氏硬度为 30 A 的橡胶有用。

通常,在处理细丝时,您会知道柔性材料的建议肖氏硬度范围为 100A 到 75A。

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

购买柔性灯丝时要考虑什么?

购买任何灯丝时都需要考虑多种因素,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,这将导致功能原型的美观部分。

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 3D 打印材料的任何有限端。

考虑完这些因素后,您应该考虑高弹性、多种颜色。因为,并非所有柔性 3D 打印材料都有您想要购买的颜色。

考虑完所有这些因素后,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零件或功能原型的材料。

柔性3D打印材料清单

下面提到的所有材料都具有一些基本特征,例如它们本质上都是柔性和柔软的。该材料具有优良的抗疲劳性能和良好的电性能。

它们具有非凡的振动阻尼和冲击强度。这些材料表现出耐化学品和耐候性,具有良好的抗撕裂性和耐磨性。

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,需要遵循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 到 260 摄氏度之间,而床温度范围应从环境温度到 110 摄氏度,具体取决于您愿意打印的材料的玻璃化转变温度。

使用柔性材料打印时,建议的打印速度可以从每秒五毫米到每秒三十毫米不等。

3D 打印机的挤出机系统应该是直接驱动器,建议您使用冷却风扇,以便更快地对您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,根据用户之前遇到的困难,在使用这些材料进行打印之前需要注意一些事项。

-众所周知,打印机的挤出机处理热塑性弹性体的效果很差。
-它们会吸收水分,因此如果灯丝未正确存放,您的打印件的尺寸可能会变大。
-热塑性弹性体对快速运动很敏感,因此在通过挤出机时可能会弯曲。

热塑性聚氨酯

TPU 代表热塑性聚氨酯。它在市场上非常受欢迎,因此,在购买柔性线材时,与其他线材相比,您很可能会经常遇到这种材料。

它在市场上以比其他长丝具有更大的刚性和更容易挤出的余量而闻名。

这种材料具有良好的强度和高耐用性。它具有大约 600 至 700% 的高弹性范围。

该材料的肖氏硬度范围为60 A至55 D。具有优异的印刷适性,半透明。

其对天然油脂和油的化学耐受性使其更适合与 3D 打印机一起使用。这种材料具有很高的耐磨性。

使用 TPU 打印时,建议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至 60 摄氏度之间。

如上所述,打印速度应在每秒 5 至 30 毫米之间,而对于床粘合,建议使用 Kapton 或油漆工胶带。

挤出机应该是直接驱动器,并且至少对于该打印机的第一层不建议使用冷却风扇。

TPC

它们代表热塑性共聚酯。从化学角度来看,它们是具有交替的长链或短链二醇的随机长度序列的聚醚酯。

该部分的硬链段为短链酯单元,而软链段通常为脂肪族聚醚和聚酯二醇。

由于这种柔性 3D 打印材料被认为是工程级材料,因此它不像 TPU 那样常见。

TPC 密度低,弹性范围为 300% 至 350%。其肖氏硬度范围为 40 至 72 D。

TPC具有良好的耐化学性和高强度,并具有良好的热稳定性和耐温性。

使用TPC打印时,建议温度保持在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。

TPA

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感和 TPE 的柔韧性。

它具有 370% 至 497% 范围内的高柔韧性和弹性,肖氏硬度在 75 A 至 63 A 范围内。

它非常耐用,并且具有与 TPC 相同水平的印刷适性。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。

打印 TPU 和 TPC 时,打印机的打印速度可以与推荐的速度相同。

打印机的床粘附力应基于 PVA,并且挤出机系统可以是直接驱动器以及 Bowden。


发布时间:2023年7月10日