Kai dauguma žmonių galvoja apie 3D spausdinimą, jie įsivaizduoja kietus, standžius plastikus. Tačiau egzistuoja medžiagų šeima, kuri šią nuostatą apverčia aukštyn kojomis. TPU leidžia atspausdinti tai, kas labiau primena guminį, lankstų ir elastingą objektą. Nuo telefono dėklų iki amortizuojančių detalių, ši medžiaga atveria duris į funkcinių, o ne tik dekoratyvių gaminių pasaulį. Bet kaip iš viso įmanoma spausdinti „gumą“ per įkaitusį metalinį purkštuką?
Kas yra TPU?
TPU, arba termoplastinis poliuretanas, yra medžiagų šeima, kuri sujungia dvi iš pažiūros nesuderinamas savybes. Jis pasižymi gumos elastingumu ir plastiko tvirtumu bei galimybe būti lydomu ir formuojamu pakartotinai. Kitaip tariant, tai guma, kuri lydosi kaip plastikas. Jis priklauso elastomerų grupei, tai yra medžiagų, pasižyminčių dideliu tamprumu, klasei.
Kuo TPU ypatingas? Pagrindinės savybės
TPU nėra nei kietas plastikas, nei tikra vulkanizuota guma. Jis yra unikalus savo savybių deriniu. Pirmiausia, jis yra labai elastingas, o kai kurios jo formulės gali išsitempti 2-3 kartus ir grįžti į pradinę formą. Tai leidžia kurti detales, kurios turi lankstytis ar tampriai deformuotis. Jis taip pat pasižymi puikiu atsparumu smūgiams ir dilimui, todėl neskyla veikiamas pasikartojančių apkrovų. Be to, TPU yra atsparus įvairioms cheminėms medžiagoms, tokioms kaip aliejai ir tepalai, ir yra visiškai atsparus vandeniui.
Dėl šių savybių jis puikiai tinka praktiškai pritaikyti: telefono dėklams, kurie sugeria smūgius, sandarinimo tarpams ir tarpikliams, amortizatoriams ir buferiams, įvairiems lankstiems dirželiams, ratukams, apsauginiams gaubtams ir net batų padams.
Kodėl TPU galima spausdinti, o gumos ne?
Tai esminis klausimas, paaiškinantis visą TPU prigimtį. Tikra guma, pavyzdžiui, natūralus kaučiukas ar vulkanizuota guma, yra termoreaktinga medžiaga. Tai reiškia, kad ji nesilydo kaitinant, o degraduoja, dega ir galiausiai suyra. Todėl jos neįmanoma išlydyti ir suformuoti FDM spausdintuvu. Tuo tarpu TPU yra termoplastas. Kaitinamas jis minkštėja ir lydosi, o atvėsęs vėl sustingsta, išlaikydamas gumines savybes. Būtent ši savybė ir leidžia jį naudoti 3D spausdinime.
Kodėl TPU spausdinimas gali būti sudėtingas?
Nors TPU spausdinti įmanoma, tai nėra taip paprasta, kaip su kietais plastikais. Kadangi TPU yra minkštas ir elastingas, jis elgiasi kaip virti makaronai ekstruderio mechanizme. Pagrindinės problemos kyla dėl to, kad filamentas gali susilenkti, susispausti ar užsikimšti ekstruderyje. Tai ypač aktualu, jei filamentas paduodamas per ilgą tefloninį vamzdelį, vadinamą Bowden sistema. Jis taip pat nemėgsta greitų spausdinimo greičių ir netoleruoja didelių atitraukimo atstumų, nes minkštas siūlas gali susisukti.
Kaip sėkmingai spausdinti TPU? Nustatymai ir patarimai
Jei norite gerų rezultatų su TPU, verta laikytis kelių pagrindinių taisyklių. Pirmiausia, spausdintuvo tipas yra labai svarbus. Idealausia naudoti „direct drive” ekstruderį, kuriame variklis stumia filamentą tiesiai į purkštuką be ilgo vamzdelio. Tai užtikrina daug tikslesnę kontrolę ir mažesnę tikimybę, kad minkštas filamentas susivels ar užsikimš.
Antra, spausdinimo greitis turi būti lėtas. Geriausia spausdinti 20-40 mm/s greičiu, kad medžiaga spėtų tolygiai ištirpti ir nepatirtų per didelio pasipriešinimo. Trečia, temperatūra: TPU paprastai reikalauja aukštesnės temperatūros nei PLA. Dažniausiai tai būna 220-240 °C, priklausomai nuo konkretaus filamento.
Ketvirta, atitraukimo nustatymai. Atitraukimą reikia sumažinti arba visai išjungti, nes atitraukiant minkštas filamentas gali susisukti vamzdelyje ir užblokuoti sistemą. Penkta, sukibimas su pagrindu: TPU puikiai limpa prie PEI paviršių, stiklo su klijais ar specialių dangų. Taip pat verta paminėti, kad dėl abrazyvumo kai kurie TPU gali greičiau dėvėti žalvarinius antgalius, tad ilgam darbui verta apsvarstyti grūdintą purkštuką.
TPU ir kietų plastikų palyginimas
Norint suprasti, ar TPU tinkamas jūsų projektui, verta palyginti jo savybes su standartiniais kietais plastikais. Lankstumo ir elastingumo srityje TPU įvertinimas yra aukščiausias, nes jis gali lankstytis ir temptis, o PLA ar ABS šioje kategorijoje beveik nėra konkurencingi. Smūgių sugėrimas taip pat yra viena stipriausių TPU savybių, nes jis puikiai sugeria energiją ir apsaugo objektus.
Atsparumas dilimui taip pat yra aukštas, o tai reiškia, kad detalės tarnaus ilgai net ir trinties sąlygose. Tačiau spausdinimo sudėtingumo atžvilgiu TPU reikalauja daugiau patirties ir dėmesio nei PLA, kurį spausdinti yra labai lengva. Paviršiaus kietumas taip pat skiriasi. TPU yra minkštas ir guminis, o PLA ir ABS yra kieti ir standūs. Ilgaamžiškumo ir atsparumo chemikalams srityje TPU dažnai lenkia standartinius plastikus.
Kur TPU yra nepakeičiamas?
TPU neturi rimtų konkurentų, kai reikia, kad detalė turėtų specifinių funkcinių savybių. Jis yra nepakeičiamas, kai detalė turi galėti laisvai lenktis, pavyzdžiui, lankstūs dirželiai ar vyriai. Jis idealiai tinka, kai reikia atlaikyti pasikartojančias apkrovas nesulūžtant, kaip amortizatoriai ar tarpinės. Jis puikiai sugeria smūgį, todėl tinka apsauginiams dėklams ir gaubtams. Ir galiausiai, jis užtikrina sandarumą, todėl tinka tarpikliams ir sandarinimo žiedams.
TPU yra guma, kurią galima spausdinti. Tai viena įspūdingiausių 3D spausdinimo medžiagų, nes ji leidžia sukurti funkcinius objektus su savybėmis, kurių neįmanoma pasiekti nei su PLA, nei su ABS. Nors spausdinimo procesas reikalauja šiek tiek daugiau dėmesio, ypač spausdintuvo tipo ir greičio atžvilgiu, rezultatas yra vertas pastangų. Jūs gaunate patvarias, elastingas ir itin praktiškas detales, kurios atveria duris į visiškai naują funkcinių gaminių pasaulį, kuriame plastikas susitinka su guma.
