TPU 3D Printing:Panduan untuk Bagian Fleksibel Pencetakan 3D

Pernahkah Anda berpikir tentang bagian fleksibel pencetakan 3D? Jika demikian, Poliuretan Termoplastik atau TPU, seperti yang biasa dikenal, jelas merupakan bahan untuk ditambahkan ke daftar Anda.

Pencetakan 3D TPU menawarkan kemungkinan unik yang tidak dapat dicapai dengan bahan cetak 3D lainnya seperti ABS, PLA, atau nilon. Menggabungkan sifat-sifat plastik dan karet, TPU dapat menghasilkan bagian yang elastis dan sangat tahan lama yang dapat dengan mudah ditekuk atau dikompresi.

Dalam tutorial hari ini, kita akan mengeksplorasi manfaat dan aplikasi TPU, teknologi yang mendukung materi, serta beberapa tips untuk membantu Anda membuat pencetakan 3D dengan TPU semudah dan seefisien mungkin.

Lihat panduan lain tentang plastik pencetakan 3D:

Pencetakan 3D dengan Plastik ABS:Yang Perlu Anda Ketahui

Pencetakan 3D PLA:Semua yang Perlu Anda Ketahui

Pencetakan 3D FDM:Membandingkan Filamen ASA, PETG, dan PC

Pencetakan 3D Nilon:Semua yang Perlu Anda Ketahui

ULTEM &MENGINTIP:Panduan Utama untuk Bahan Cetak 3D Berkinerja Tinggi

Apa itu TPU?

Poliuretan Termoplastik (TPU) milik keluarga elastomer termoplastik dan menggabungkan sifat terbaik termoplastik dan karet (termoset).

Anda mungkin lebih familiar dengan istilah TPE — atau ThermoPlastic Elastomer. Sebelumnya merupakan bahan pilihan untuk pencetakan 3D yang fleksibel, TPE adalah plastik seperti karet yang sangat lembut yang dapat ditekuk atau diregangkan tanpa deformasi. Namun, kelembutannya membuat TPE menjadi bahan yang sangat menantang bagi mesin ekstruder untuk mencetak 3D.

TPU, di sisi lain, dapat dianggap sebagai versi TPE yang lebih baru. TPU memiliki elastisitas seperti karet, ketahanan sobek dan abrasi yang tinggi, perpanjangan putus yang tinggi serta stabilitas termal.

Selain itu, TPU juga tahan terhadap minyak, gemuk, dan berbagai pelarut. Menjadi lebih kencang dari TPE, oleh karena itu TPU juga lebih mudah untuk mencetak 3D.

Pro Kontra Aplikasi Bahan elastis dan lembutHigroskopisBarang olah raga Dapat sangat melar tergantung pada perpanjangan putusRantai tali dan penyumbatan Sarung pelindung Kelengkungan dan penyusutan rendahPerlu dicetak pada suhu rendah Busing otomotif Tahan bahan kimiaSulit untuk pasca-proses Komponen peredam getaran Tahan benturan yang baik Peredam getaran dan guncangan yang baik penyerapan Tersedia dalam berbagai warna

Aplikasi

TPU memiliki berbagai macam aplikasi. Misalnya, ini adalah pilihan yang baik untuk pencetakan 3D prototipe fungsional fleksibel atau bagian penggunaan akhir yang perlu ditekuk dan dikompresi.

Barang konsumsi

Untuk barang konsumsi, TPU sangat ideal untuk memproduksi aksesori, seperti casing ponsel, dan komponen alas kaki.

Pada tahun 2015, New Balance menciptakan sepatu lari dengan midsole bercetak 3D TPU. Menggunakan TPU DuraForm Flex 3D Sistem, pencetakan 3D, dan desain generatif, raksasa alas kaki ini mampu mencapai tingkat fleksibilitas yang tinggi di sol tengahnya, serta kekuatan, bobot optimal, dan daya tahan.

Kedokteran

Aplikasi lain yang menarik dari TPU adalah di bidang medis. Misalnya, bahan dapat digunakan untuk membuat model ortopedi. Pada tahun 2016, perusahaan Graphene 3D Lab yang berbasis di AS memperkenalkan filamen TPU konduktif, yang cocok untuk memproduksi elektronik fleksibel, termasuk perangkat medis yang dapat dipakai seperti gelang.

Otomotif

Dengan ketahanan kimianya yang tinggi terhadap oli dan gemuk, TPU sangat ideal untuk aplikasi otomotif seperti seal, gasket, sumbat, tabung, dan aplikasi pelindung.

Salah satu contoh inovatif adalah mobil listrik cetak 3D yang diproduksi oleh startup Cina XEV Limited. Mobil terdiri dari sekitar 100 bagian, banyak di antaranya dicetak 3D dengan TPU bersama PLA dan nilon.

Material TPU yang Tersedia

Produsen Bahan Nama Merek Bahan Kekerasan Shore A Properti utama Teknologi Sistem 3D DuraForm TPU ElastomerShore Kekerasan dapat divariasikan Tahan abrasi dan sobek

Mudah diproses

Elongasi putus 200%SLS ProdwaysTPU-70A70AResolusi tinggi

Elongasi saat putus di atas 300%SLS Advanc3DAdsint TPU 80 shA80Aketahanan abrasif dan kimia yang baik

Elongation at break 600%SLS SLS SintertFlexa Soft40-55AElongation at break 137%SLS SintertFlexa Black80-90AElongation at break 155%SLS SintertFlexa Grey70-90A (dapat disesuaikan) Perpanjangan putus 137%SLS SLS SinteritFlexa Bright79AEpanjang putus 317%SLS LUVOCOMLUVOSINT® TPU 92 Shore A88AKekuatan tinggi dan ketahanan abrasi tinggi

Perpanjangan putus 500%SLS LubrizolEstane® 3D TPU F70D-045TR UV70DLow- fleksibilitas suhu dan stabilitas UVFFF, SLS, Multi Jet Fusion (MJF) LubrizolEstane® 3D TPU F50D-045SR GP50DKekakuan tinggi dengan ketahanan kimia dan minyak yang sangat baikFFF, SLS, MJF LubrizolEstane® 3D TPU F98A-030CR HC98ASifat mekanik yang sangat baik, lengkungan rendah dan shri nkage FFF, SLS, MJF LubrizolEstane® 3D TPU F75D-035 TR UV75DOMenawarkan modulus tinggi dan atribut pemrosesan yang sangat baikFFF, SLS, MJF NinjatekNinjaflex TPU85AAresistensi abrasi 20% lebih baik dari ABS dan 68% lebih baik dari PLA
Tahan terhadap bahan kimia

Elongation at break 660%FFF NinjatekCheetah TPU95AKekuatan impak yang besar

Ketahanan abrasi 40% lebih baik dari ABS dan 76% lebih baik dari PLA
Elongation at break 580%FFF NinjatekArmadillo TPU75DRigid, tahan abrasi , tangguh

Kemampuan menjembatani yang sangat baik dan hampir tidak ada lengkungan FFF PolymakerPolyFlex™ TPU9595AEMudah diproses

Pemanjangan putus 330%FFF kaku.inkrigid.ink TPU94ATkuat dan tahan lama

Elongation at break 500%FFF MatterHackersMatterHackers PRO TPU95Atahan terhadap abrasi, gemuk, dan oli FFF FillamentumFlexfill TPU92A dan 98AOtahan minyak dengan
FFF adhesi antar-lapisan yang sangat baik

Pencetakan 3D dengan TPU:Teknologi

Jika Anda ingin menjelajahi pencetakan 3D dengan bahan fleksibel ini, ada dua teknologi utama yang dapat dipilih:Selective Laser Sintering (SLS) dan Fused Deposition Modeling (FDM).

Mari kita selidiki kemungkinan masing-masing.

Sintering Laser Selektif

Selective Laser Sintering (SLS) adalah teknologi pencetakan 3D powder bed fusion yang menggunakan sinar laser untuk melelehkan dan menggabungkan bahan bubuk secara selektif.

SLS menawarkan banyak keuntungan untuk industri manufaktur, karena teknologinya mampu menghasilkan suku cadang fungsional dengan sifat mekanik yang hebat. Selain itu, SLS tidak memerlukan struktur pendukung, memungkinkan suku cadang bentuk bebas tanpa tanda pelepasan penyangga. Namun, suku cadang akan memerlukan beberapa bentuk pasca-pemrosesan untuk mencapai permukaan akhir yang lebih baik.

Awalnya, teknologi ini digunakan dengan berbagai jenis nilon tetapi dengan kemajuan terbaru dalam penelitian material, sekarang memungkinkan untuk mensinter bubuk TPU.

Saat ini, ada beberapa produsen di pasaran yang menawarkan bubuk TPU dengan berbagai tingkat kekerasan pantai:

– Sistem 3D menawarkan DuraForm TPU Elastomer miliknya, yang kompatibel dengan printer 3D Pro 60 HD-HS.

– Spesialis AM Prancis Prodways memiliki TPU-70A dalam portofolio materialnya dengan perpanjangan putus lebih dari 300%. Dengan TPU-70A, kekerasan pantai dapat disesuaikan berdasarkan masukan energi.

– Pada tahun 2017, produsen material Jerman Advanc3D memperkenalkan material Adsint TPU 80 shA, yang dikatakan sebagai material paling elastis yang tersedia secara komersial untuk teknologi SLS.

Tips Desain saat Menggunakan bubuk TPU

Ketebalan dinding minimum
1,5 mm adalah ketebalan dinding minimum saat menggunakan bedak TPU. Bagian yang dicetak 3D dengan dinding 1,5 mm akan sangat fleksibel tetapi Anda juga dapat membuat bagian Anda lebih kaku dengan menambah ketebalan dinding menjadi 3 mm.

Ukuran fitur minimum
Saat mendesain detail untuk bagian TPU Anda, pastikan ukurannya minimal 0,5 mm. Untuk visibilitas detail timbul dan terukir, tinggi dan lebarnya tidak boleh lebih kecil dari 1,5 mm.

Desain kompleks
Sebagai teknologi bedak, SLS dapat membuat bagian yang tertutup dan saling mengunci, menghilangkan kebutuhan untuk merakit komponen yang dicetak satu per satu. Agar ini berhasil, perlu diingat bahwa jarak bebas antar bagian harus minimal 1 mm. Untuk objek besar, jarak bebas harus ditingkatkan.

Lubang melarikan diri
Melubangi bagian Anda mungkin berguna, karena mengurangi waktu pencetakan dan menghemat bahan. Namun, saat melakukannya, jangan lupa untuk memperhitungkan lubang desain Anda dengan diameter minimal 1,5 mm untuk membantu menghilangkan bedak yang menempel di bagian Anda setelah proses pencetakan.

Pemodelan Deposisi Fused

Teknologi FDM juga dapat digunakan dengan filamen TPU.

Ada dua manfaat utama menggunakan FDM daripada SLS saat membuat suku cadang TPU:pertama, FDM lebih murah dan kedua, biasanya lebih cepat untuk memproduksi suku cadang TPU dengan filamen daripada dengan bubuk.

Di sisi lain, pencetakan 3D dengan filamen TPU menggunakan FDM akan menghasilkan bagian yang kurang akurat secara dimensi, dengan lapisan cetak yang terlihat tidak dapat dihaluskan. Selain itu, karena TPU adalah bahan yang lembut, terutama jika dibandingkan dengan termoplastik ABS dan PLA, filamen TPU dapat melentur dalam mekanisme ekstruder, menghasilkan gulungan filamen dan penyumbatan ekstruder. Namun, kelembutan bahan inilah yang membuat daya rekat layer to layer pada cetakan TPU kuat dan tahan lama.

5 Tips untuk pencetakan 3D dengan filamen TPU

Persyaratan printer dasar:

• Suhu ekstruder :225-250 °C
• Jenis alat pengekstrusi :Pengekstrusi Drive Langsung direkomendasikan
• Kasur cetak berpemanas :50 ±10 °C
• Mendinginkan :kipas pendingin bagian direkomendasikan (pengaturan sedang atau tinggi)
• Enklosur :tidak perlu
• Bangun Permukaan :Pita Kapton (PEI), pita pelukis biru

Suhu Pencetakan

Kisaran suhu ekstrusi yang disarankan adalah antara 225-250 °C tergantung pada jenis printer 3D dan filamen TPU yang Anda miliki. Namun, perlu diingat bahwa pencetakan dengan suhu yang lebih tinggi akan memungkinkan filamen meleleh lebih cepat dan mengalir lebih mudah dari nozzle.

Kecepatan

TPU biasanya mencetak paling baik pada kecepatan yang lebih lambat. Ini adalah praktik yang baik untuk mengatur setengah dari kecepatan rata-rata (15 mm/s – 20 mm/s) untuk memastikan cetakan berkualitas tinggi.

Pengganda ekstrusi

Extrusion Multiplier adalah pengaturan printer 3D yang memungkinkan Anda untuk mengontrol berapa banyak filamen yang keluar dari nozzle atau hanya laju aliran ekstrusi. Karena filamen TPU dapat diekstrusi dengan tidak benar selama proses pencetakan, mengakibatkan ikatan lapisan dan batas yang tidak tepat. Salah satu cara untuk mengatasi masalah ini adalah dengan sedikit meningkatkan pengganda ekstrusi Anda.

Pencabutan

Retraksi adalah mekanisme dalam printer 3D, yang menarik filamen ke belakang ke dalam ekstruder sebagai cara untuk mencegah mengalirnya filamen yang meleleh. Fitur ini sangat berguna dengan filamen kaku seperti PLA dan ABS, namun, dengan filamen TPU, retraksi dapat menjadi tantangan dan dapat mengakibatkan penyumbatan. Itulah mengapa sangat disarankan untuk menonaktifkan retraksi untuk mencegah peregangan dan kompresi filamen fleksibel di nosel.

Rakit dan rok

Rakit adalah permukaan horizontal sekali pakai di mana bagian atasnya dicetak, dan digunakan untuk mencegah lengkungan. Namun, karena bagian TPU biasanya tidak melengkung, rakit tidak disarankan saat mencetak 3D dengan TPU, setidaknya karena dapat menyebabkan masalah pencetakan tambahan karena kecepatan pencetakan yang tinggi. Sebaliknya, akan lebih bijaksana untuk mencetak rok — beberapa lilitan bahan di sekitar cetakan — untuk memeriksa aliran filamen dan memastikan keberhasilan beberapa lapisan pertama.

Kesimpulan

TPU adalah bahan yang sangat berguna, memberikan sifat unik dan berbagai kemungkinan aplikasi.

Namun, pencetakan 3D dengan TPU dapat menjadi rumit karena sifat unik bahannya, itulah sebabnya penting untuk memahami kemungkinan dan keterbatasan TPU sebelum mencetak. Dengan panduan ini, kami harap Anda sekarang berhasil memproduksi suku cadang TPU cetak 3D Anda.