2023年最柔韌的3D列印材料-TPU

有沒有想過為什麼 3D 列印技術越來越強大並取代舊的傳統製造技術?

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如果您嘗試列出發生這種轉變的原因,那麼該清單肯定會從自訂開始。人們正在尋求個人化。他們對標準化不太感興趣。

正是由於人們行為的這種轉變,以及3D列印技術能夠透過客製化滿足人們個人化、客製化的需求,它才能夠取代傳統的基於標準化的製造技術。

靈活性是人們追求個人化背後的隱藏因素。事實上,市場上有柔性 3D 列印材料,使用戶能夠開發出越來越多的柔性零件和功能原型,這對一些用戶來說是純粹的幸福之源。

3D 列印時裝和 3D 列印義肢是 3D 列印靈活性值得讚賞的應用範例。

橡膠3D列印是一個仍處於研究階段且有待開發的領域。但目前我們還沒有橡膠 3D 列印技術,在橡膠變得完全可列印之前,我們將不得不尋找替代方案。

根據研究,最接近橡膠的替代品稱為熱塑性彈性體。我們將在本文中深入研究四種不同類型的柔性材料。

這些柔性3D列印材料被命名為TPU、TPC、TPA和Soft PLA。首先,我們將向您簡要介紹柔性 3D 列印材料。

什麼是最柔韌的長絲?

為您的下一個 3D 列印專案選擇柔性線材將為您的列印打開一個充滿不同可能性的世界。

您不僅可以使用柔性燈絲列印一系列不同的物體,而且如果您有包含印表機的雙頭或多頭擠出機,您還可以使用這種材料列印非常令人驚奇的東西。

可使用印表機列印零件和功能原型,例如客製化人字拖、應力球頭或簡單的減振器。

如果您決心將 Flexi 長絲作為列印物體的一部分,那麼您一定會成功地使您的想像力最接近現實。

如今,該領域有如此多的選擇,很難想像在沒有這種列印材料的情況下,3D 列印領域已經過去了多久。

對於使用者來說,當時使用柔性線材進行列印是一件很痛苦的事情。疼痛是由許多因素造成的,這些因素都圍繞著一個普遍事實,即這些材料非常柔軟。

柔性 3D 列印材料的柔軟性使得使用任何印表機列印它們都存在風險,相反,您需要真正可靠的東西。

當時的大多數印表機都面臨著推弦效應的問題,所以每當你透過噴嘴推動當時沒有任何剛性的東西時,它就會彎曲、扭曲和對抗它。

每個熟悉從針中倒線來縫製任何布料的人都可以體會到這種現象。

除了推動效應的問題之外,製造 TPE 等較軟的長絲也是一項非常艱鉅的任務,尤其是具有良好公差的情況。

如果您考慮到公差較差並開始製造,那麼您製造的燈絲很可能必須經歷不良的細節、堵塞和擠出過程。

但情況發生了變化,目前有一系列柔軟的長絲,其中一些甚至具有彈性和不同程度的柔軟度。軟 PLA、TPU 和 TPE 就是其中一些例子。

肖氏硬度

這是您可能會看到長絲製造商在其 3D 列印材料名稱旁邊提及的常見標準。

肖氏硬度定義為每種材料抵抗壓痕的能力。

這種標尺是在過去人們在談論任何材料的硬度時沒有參考依據時發明的。

因此,在肖氏硬度發明之前,人們必須利用自己的經驗向他人解釋他們所嘗試的任何材料的硬度,而不是提及一個數字。

在考慮選擇哪種模具材料來製造功能原型的一部分時,這種規模成為一個重要因素。

例如,當您希望在兩種橡膠之間進行選擇來製作石膏站立芭蕾舞女演員的模具時,肖氏硬度會告訴您選擇短硬度為 70 A 的橡膠,不如肖氏硬度為 30 A 的橡膠有用。

通常,在處理細絲時,您會知道柔性材料的建議肖氏硬度範圍為 100A 到 75A。

其中,顯然,肖氏硬度為100A的柔性3D列印材料會比75A的柔性3D列印材料更硬。

購買柔性燈絲時要考慮什麼?

購買任何燈絲時都需要考慮多種因素,而不僅僅是柔性燈絲。

您應該從對您來說最重要的中心點開始,例如材料的質量,這將導致功能原型的美觀部分。

然後您應該考慮供應鏈的可靠性,即您用於 3D 列印的材料應該持續可用,否則,您最終將使用 3D 列印材料的任何有限端。

考慮完這些因素後,您應該考慮高彈性、多種顏色。因為,並非所有柔性 3D 列印材料都有您想要購買的顏色。

考慮完所有這些因素後,您可以考慮該公司的客戶服務和價格與市場上其他公司的比較。

我們現在將列出一些您可以選擇用於列印柔性零件或功能原型的材料。

柔性3D列印材料清單

下面提到的所有材料都具有一些基本特徵,例如它們本質上都是柔性和柔軟的。該材料具有優良的抗疲勞性能和良好的電氣性能。

它們具有非凡的振動阻尼和衝擊強度。這些材料表現出耐化學性和耐候性,具有良好的抗撕裂性和耐磨性。

它們都是可回收的,並且具有良好的減震能力。

使用柔性 3D 列印材料進行列印的印表機先決條件

在使用這些材料進行列印之前,需要遵循一些標準信念來設定印表機。

印表機的擠出機溫度範圍應在 210 到 260 攝氏度之間,而床溫度範圍應從環境溫度到 110 攝氏度,具體取決於您願意列印的材料的玻璃化轉變溫度。

使用柔性材料列印時,建議的列印速度可以從每秒五毫米到每秒三十毫米不等。

3D 列印機的擠出機系統應該是直接驅動器,建議您使用冷卻風扇,以便更快地對您製造的零件和功能原型進行後處理。

使用這些材料列印時面臨的挑戰

當然,根據使用者之前遇到的困難,在使用這些材料進行列印之前需要注意一些事項。

-眾所周知,印表機的擠出機處理熱塑性彈性體的效果很差。
-它們會吸收水分,因此如果燈絲未正確存放,您的列印件的尺寸可能會變大。
-熱塑性彈性體對快速運動很敏感,因此在通過擠出機時可能會彎曲。

熱塑性聚氨酯

TPU 代表熱塑性聚氨酯。它在市場上很受歡迎,因此,在購買柔性線材時,與其他線材相比,您很可能會經常遇到這種材料。

它在市場上以比其他長絲具有更大的剛性和更容易擠出的餘量而聞名。

這種材料具有良好的強度和高耐用性。它具有大約 600 至 700% 的高彈性範圍。

該材料的肖氏硬度範圍為60 A至55 D。

其對天然油脂和油的化學耐受性使其更適合與 3D 列印機一起使用。這種材料具有很高的耐磨性。

使用 TPU 列印時,建議您將印表機溫度保持在攝氏 210 至 230 度之間,並將列印床溫度保持在未加熱溫度至攝氏 60 度之間。

如上所述,列印速度應在每秒 5 至 30 毫米之間,而對於床黏合,建議使用 Kapton 或油漆工膠帶。

擠出機應該是直接驅動器,並且至少對於該印表機的第一層不建議使用冷卻風扇。

TPC

它們代表熱塑性共聚酯。從化學角度來看,它們是具有交替的長鏈或短鏈二醇的隨機長度序列的聚醚酯。

此部分的硬鏈段為短鏈酯單元,而軟鏈段通常為脂肪族聚醚和聚酯二醇。

由於這種柔性 3D 列印材料被認為是工程級材料,因此它不像 TPU 那麼常見。

TPC 密度低,彈性範圍為 300% 至 350%。其肖氏硬度範圍為 40 至 72 D。

TPC具有良好的耐化學性和高強度,並具有良好的熱穩定性和耐溫性。

使用TPC列印時,建議溫度保持在攝氏220至260度範圍內,床溫保持在攝氏90至110度範圍內,列印速度範圍與TPU相同。

TPA

TPE 和尼龍的化學共聚物稱為熱塑性聚醯胺,它結合了尼龍的光滑光澤質感和 TPE 的柔韌性。

它具有 370% 至 497% 範圍內的高柔韌性和彈性,而肖氏硬度在 75 A 至 63 A 範圍內。

它非常耐用,並且具有與 TPC 相同等級的印刷適性。它具有良好的耐熱性和層間附著力。

列印這種材料時印表機的擠出機溫度應在攝氏220至230度範圍內,而床溫應在攝氏30至60度範圍內。

列印 TPU 和 TPC 時,印表機的列印速度可以與建議的速度相同。

印表機的床黏附力應基於 PVA,並且擠出機系統可以是直接驅動器以及 Bowden。


發佈時間:2023年7月10日