Тпу пластик что это
TPU (термопластичный полиуретан) — материал для 3D-печати
TPU (термопластичный полиуретан) — это гибкий, стойкий к истиранию термопластик. Является весьма распространенной формой упругого полимера, или термопластичного эластомера (TPE). Представляет собой смесь твердого пластика и резины.
Используется в ряде производственных процессов как для бытового, так и для промышленного использования. В определенных смесях он может стать очень мягким.
Как один из материалов 3д печати TPU (ТПУ) обладает многими преимуществами и характеристиками. Когда дело доходит до 3D-печати, детали TPU долговечны. Способны выдерживать температуру окружающей среды до 80 градусов Цельсия.
Нить из ТПУ устойчива к истиранию, выдерживает удары и устойчива ко многим химическим веществам. Он универсален и используется во многих отраслях промышленности. Существуют разные версии материала TPU.
Но в основном его можно классифицировать как два типа, известные как полиэфирный полиуретан и полиэстерный полиуретан. Причем оба имеют разные характеристики, которые могут быть приспособлены к конкретной потребности.
TPU — Основные особенности
Ударная вязкость: высокая
Гибкость: очень высокая
Сопротивление
Химическая стойкость: средняя-высокая
Устойчивость к истиранию: высокая
Температуры
Сопло/экструдер: 220-250 градусов Цельсия
Подогреваемая кровать: 0-60 градусов Цельсия
Закрытая камера: не требуется
Проблемы
Термопластичный полиуретан труднее печатать по сравнению с другими материалами накаливания, в основном из-за его гибкости.
Особенности материала TPU
Особенности материала TPUМатериал ТПУ обладает рядом особенностей. Это делает его отличным выбором для широкого спектра применений. Он устойчив к истиранию, воздействию масел, химических веществ и износу. Что делает его идеальным для использования в таких отраслях, как автомобилестроение.
Печатные детали из TPU также устойчивы к низким температурам. Это означает, что они не становятся хрупкими и с ними трудно работать.
По сравнению с TPE, который также является гибкой нитью, ТПУ немного легче печатать. И он лучше сохраняет свои эластичные свойства при более низких температурах. Материал TPU также имеет более высокую стойкость к истиранию. И более высокую стойкость к маслам и смазкам.
Нить из ТПУ, в отличие от других более жестких термопластов, обладает большей гибкостью. Он также имеет отличную межслойную адгезию. А также не скручивается и не расслаивается во время процесса 3D-печати. Конечно, при использовании правильных настроек.
TPU — твердый или эластичный
Материал TPU состоит из ряда полимеров, которые обладают собственными свойствами. Поэтому его твердость может зависеть от смеси полимеров. Температура, при которой нить ТПУ будет выдавливаться, составляет 220–250 градусов.
Нагреваемая сборочная платформа не требуется. Но при ее использовании температура не должна превышать 60 градусов. Экструдерная система должна выдерживать эластичные и сжимаемые материалы до постоянной температуры 250 градусов.
Термопластичный полиуретан обладает превосходным уровнем гибкости. Но это также зависит от настроек программного обеспечения для 3D-печати. При использовании низкого уровня заполнения (твердости детали, подлежащей печати), 3D-печатный дизайн также будет более гибким.
Это позволяет создавать объекты, которые являются более эластичными или более жесткими. Когда речь идет о 3D-печати, материал TPU требует передачи большего количества энергии, чем множество других нитей.
Тем не менее, по сравнению с другими материалами нет проблем деформации, которые могут возникнуть при термическом шоке.
TPU 3D печать — советы
Когда дело доходит до печати с нитью из TPU, важно понимать ее сильные и слабые стороны. Как получить максимальную отдачу от этого материала? При принятии решения начать с материала TPU важно учитывать возможные проблемы. Чтобы вы знали, чего ожидать.
Оптимизация скорости подачи
Часто лучше использовать постоянную скорость подачи, которая является медленной при 3D-печати с гибкими нитями. Это связано с тем, что материал является эластичным. И может стать неконтролируемым, если есть какие-либо внезапные изменения в скорости печати.
Увеличение скорости печати может привести к сжатию нити накала. Что может привести к застреванию. Часто может потребоваться несколько попыток найти оптимальную скорость печати для 3D-печати на материале ТПУ. Однако хорошей отправной точкой является скорость 35 мм/с.
Чтобы добиться этого, используя термопластичный полиуретан, печатайте на более низких высотах слоя. При этом следя за тем, чтобы они находились в диапазоне от 0,1 мм до 0,2 мм.
При более низкой высоте слоя существует потребность в меньшем количестве пластика. А это означает, что экструдер подает с более низкой скоростью. Что уменьшает нагрузку на нить.
Используйте отрицательный допуск и избегайте использования плотов
При проектировании детали, которая является гибкой и требует установки поверх другого объекта, стоит рассмотреть возможность использования отрицательного допуска между деталями. Это будет гарантировать, что гибкая часть имеет возможность удобно растягиваться над другим объектом.
При использовании гибкой нити, такой как материал TPU, важно избегать использования плотов. Потому что базовые слои со скоростью имеют более высокую скорость экструзии. А это может привести к проблемам.
Оптимизируйте настройки отвода
TPU очень чувствительный к быстрым движениям, таким как отводы. Поскольку материал TPU является гибким и эластичным. Следовательно, для успешной 3D-печати с использованием нити TPU крайне важно оптимизировать параметры втягивания, чтобы ограничить перемещения.
Крайне важно начать с небольшого количества втягивания при использовании более медленной скорости. Чтобы помочь с любым возможным просачиванием из экструдера (hot-end).
Сократить расстояние
Общее мнение в пользу 3D-печати гибких материалов с помощью экструдера Direct Drive. Тем не менее, вы можете достичь тех же результатов, используя правильные настройки на 3D-принтере с экструдером Bowden.
Для пути, по которому нить проходит в зону расплава, важно иметь жесткие допуски. Которые могут предотвратить любое изгибание или скручивание.
Размещение катушки
Когда дело доходит до 3D-печати TPU, пара изменений в катушке материала может иметь большое значение. Обычно ведущее колесо экструдера вытягивает нить в сопло. Это приводит к тому, что катушка нити разматывает небольшое количество пластика в процессе.
Однако, поскольку TPU является эластичным, нить будет растягиваться при вытягивании. Что может привести к недостаточной экструзии. Поэтому установите катушку над принтером так, чтобы нить раскручивалась вниз. Это может уменьшить любое сопротивление.
Отрасли, которые используют материалы TPU в 3D-печати
Существует много различных отраслей, которые используют 3D-печать TPU. Потому что ее функции предлагают им ряд преимуществ.
Спортивные товары и обувь
Поскольку спортивные товары должны быть гибкими и износостойкими, материал TPU является идеальным выбором. Во многих видах спорта его можно найти в учебных пособиях, водном снаряжении и тренажерах.
Обувь должна выдерживать низкие температуры, гибкость и быть устойчивой к воде и химическим веществам. Поэтому 3D печать TPU отлично подходит для производства спортивных товаров.
SLEM, инновационный и образовательный центр для обувной промышленности, попросил Tractus3D сотрудничать в проекте 3D-печати для обуви. Цель состоит в том, чтобы исследовать, как количество отходов материала может быть максимально уменьшено, исследуя новые и существующие методы для быстрой настройки цифровых моделей для каждого клиента.
SLEM обнаружил, что технология FDM и другие подходы, такие как изготовление из плавленой нити (FFF), возможно, представляют собой наиболее экономически эффективное решение для индивидуальной настройки подошв.
Обувь, созданная с использованием этих процессов, особенно эффективна при подборе дизайна подошвы в соответствии с уникальными потребностями владельца. От формы и комфорта до нужного и специфического применения, такого как спорт.
В будущем конечной целью для обувных компаний будет печать подошв в течение одного дня. Чтобы обеспечить быстрый переход от получения данных о клиентах к оптимизации дизайна, производства и доставки клиентам.
Авиационно-космическая отрасль
Авиакосмическая отрасль также серьезно относится к использованию 3D-печати TPU. Поскольку она также расширила свое использование, точно понимая, что она может предложить. Его также можно найти в приборных панелях и датчиках.
Автомобильная промышленность
Автомобильная промышленность внедрила материал TPU в процесс производства автомобилей. В последние годы использование значительно возросло. Поэтому его часто можно встретить в приборных панелях, датчиках и рычагах. А также во многих других областях.
Что вы хотите создать с помощью 3D-печати с TPU?
Теперь вы понимаете сильные и слабые стороны TPU. Конечно, жизненно важно выбрать 3D-печатную машину, которая сможет извлечь максимум пользы из этого материала.
С 3D-принтером на вашем столе вы можете легко создавать мелкие детали и специализированные инструменты самостоятельно. Он гораздо менее сложен, чем другие машины. Это означает, что вы можете производить больше продуктов эффективным и простым способом без больших затрат.
Статья относится к нашему обзору База знаний 3D-печати.
Все новости в наших группах: вконтакте, twitter, facebook
Преимущества ТПУ (TPU) перед ПВХ-материалом
Термопластичный полиуретан, или ТПУ (TPU) – современный полимерный материал, относящийся к классу эластомеров, веществ с повышенной эластичностью (в два раза эластичнее резины). Ткань с покрытием из ТПУ идеально подходит для изготовления надувного оборудования, и превосходит привычную ПВХ-ткань по многим ключевым показателям.
ТПУ – это атмосферостойкий и светостойкий материал, не подверженный гидролизу. Он также устойчив к воздействию масел и жиров, износу и трению, не теряет форму, не растягивается даже при длительном воздействии, не плавится при температуре до +80 о С. На сегодняшний день он используется, в том числе, при производстве надувных лодок, пневмокаркасных палаток, надувного игрового оборудования – зорбов, всесезонных аттракционов.
Сравнение ТПУ и ПВХ
ТПУ называют симбиозом каучука и пластмассы. Его производят на основе алифатического изоцианата, простых и сложных полиэфиров. Именно наличие алифатических изоцианатов делает термопластичный полиуретан устойчивым к атмосферным воздействиям, в том числе и ультрафиолету. Этот же компонент делает ТПУ невосприимчивым к микроорганизмам.
Преимущества ТПУ-материала
ТПУ или ПВХ – что лучше? Оба материалы огнестойки, водо- и воздухонепроницаемы, выпускаются в разных цветах либо прозрачными. За ними легко ухаживать. Некоторые механические характеристики, такие как адгезия, прочность на растяжение, разрыв и раздирание у TPU и PVC одинаковы и зависят от конкретной марки материала.
Тем не менее, если взять в руки кусочки ПВХ-ткани и ТПУ-материала, можно отметить, что последний более мягкий, эластичный и лёгкий, специфический запах у него отсутствует. Благодаря этим качествам его используют даже для изготовления верхней детской одежды для прогулок в непогоду, для так полюбившихся современным мамам «непромокаек».
Преимущества ТПУ перед ПВХ-тканью:
Главный минус термополиуритана – его цена, она выше, чем у ПВХ. При этом износостойкость материала делает надувное изделие из ТПУ разумным выбором, если предполагается продолжительная эксплуатация. Являясь производителем, компания «Тайм Триал» предлагает вам оборудование из ПВХ-ткани или ТПУ. Мы рассчитаем стоимость вашего заказа в двух вариантах исполнения, чтобы вы могли купить надувное оборудование, наилучшим образом подходящее для ваших целей и бюджета.
TPU-материал – что это?
Термопластичный полиуретан (ТПУ) входит в класс полимеров. Это эластомер с признаками пластмассы и каучука — уретановые связи соединяют органические элементы. Эластомер растягивается как резина. Вещи из этого полимера не теряют гибкость при морозе 60 градусов, не тают при жаре 80 градусов, не реагируют на жиры и масла, устойчивы к износу и трению.
Основным компонентом для производства вещества бывают алифатический изоцианат, простые и сложные полиэфиры. Первые уменьшают хрупкость при морозе и увеличивают сопротивляемость ультрафиолету. Вторые придают изделиям морозостойкость, устойчивость к износу и защиту от микробов. Третьи увеличивают коэффициент растяжения и восстановления после деформации.
История появления
Источники выдвигают разные версии об истории создания химической новинки. По одной из них, всё началось с бильярда.
Компания по изготовлению аксессуаров для игры на зелёном сукне объявила: десять тысяч долларов тому, кто отыщет замену слоновой кости, придумает новые материалы. Через четыре года поисков американский изобретатель Джон Уэсли Хайат явил идею использования нитроцеллюлозы. Изобретатель воспользовался итогами работ английского металлурга Александра Паркса на Большой мировой выставке 1855 года.
Американец не продал результат научных поисков, а организовал на паях с братом собственное изготовление пластмасс. Они придумали специальный агрегат для литья пластмассы. Через 36 месяцев конкуренты взяли патент на технику для литья под давлением. Технологию запатентовали в первом десятилетии ХХ века. Ещё пятнадцать лет машины для изготовления пластмассовых заготовок делали не сложные формы.
Затем немецкие технологи в четвертый раз изобрели процесс литья под давлением, оформив технические условия на процесс литья изделий с непростой формой. Немецкий же учёный Байер синтезировал TPU-материал в четвёртом десятилетии двадцатого века.
К середине ХХ века придумали машину для изготовления тонкостенных изделий. Начался массовый выпуск полимера.
Производство TPU-материала
Компоненты ТПУ химически обрабатывают, и в виде гранул загружают в бункер автомата, оттуда происходит шнековая подача в камеру разогрева.
На термопластавтоматах изготавливают бруски, полосы, листы – простые формы. Разогретая пластичная масса из гранул полиуретана выдавливается через отверстие заданной конфигурации в машине. Процесс называется экструзия.
Для изготовления сложных деталей применяют процесс инжекции – впрыска пластичной массы в литьевую форму.
Перед переработкой требуется произвести сушку сырья: 6 часов при 80 градусах или 2 часа при 100 градусах.
Готовые изделия две — три недели держат в тёплом помещении. Так достигаются параметры эксплуатации вещи. Для сокращения сроков выдержки изделия помещают в печь на 16 часов и сушат при температуре 105 градусов.
Отличия от других пластмасс
Изделия из TPU-материала характеризуются высокой степенью твёрдости, ими нивелируют воздействие сильных механических нагрузок.
При высокой твердости детали эластичны, прочны и устойчивы к деформации, не раскалываются при ударе.
Полиуретановая продукция устойчива к воздействию абразивных веществ твёрдого состояния, с помощью которых полируют и шлифуют поверхности.
Термопластичный полиуретан идёт на изготовление простых и сложных форм, и толстых изделий.
На ТПУ не селится плесень и микробы.
Преимущества и минусы
Но, термопластичный полиуретан имеет и минусы :
Применение TPU-материала
В производстве товаров народного потребления TPU-материал применяется в следующих отраслях.
• Машиностроение – формовка шин, уплотнителей, сальников, автомобильных прокладок. Валы, шестерни и вибростойкие детали из полиуретана применяют на внутризаводском транспорте, в горной и нефтегазодобывающей промышленности.
• Шланги, электропровода и кабели. Выбор материала для изготовления кабельной продукции учитывает особенности ТПУ: удлинение в 5-8 раз, прочность на разрыв 5,5МПа, выдерживание растягивающих нагрузок в диапазоне 21-55 МПа. Благодаря коэффициенту твёрдости по Шору 85-90, ПУ применяют как защитную оболочку кабеля с динамической нагрузкой, там, где есть воздействие вибрации и ударной силы.
• Выпуск обуви. Высокая прочность полиуретана увеличивает время эксплуатации обуви.
Товары для спорта (накладки для защиты тела, плёнка на лыжи и на сноуборды, спортивная обувь);
TPU-пластик (REC Easy Flex): как печатать, характеристики и свойства
Филамент TPU (REC Easy Flex) дает возможность печатать гибкие, эластичные и долговечные детали из термопластичного полиуретана.
Основные преимущества и недостатки TPU (REC Easy Flex)
Easy Flex (TPU) — самый эластичный и износостойкий материал в линейке гибких полимеров REC, обладающий высокой стойкостью к маслам, бензинам, щелочам и некоторым кислотам, высокой износостойкостью и отличной прочностью при деформации на изгиб и растяжение.
Материал морозостоек, держит довольно высокие температуры при нагревании и практически не стареет при облучении ультрафиолетом (красители могут деградировать, но физико-механические свойства самого материала сохраняются), обладает хорошей устойчивостью к морской воде, жирам, не подвержен воздействию микробов или бактерий.
Отличная стойкость к воздействию окружающей среды делает ТПУ прекрасным выбором для изготовления деталей, предназначенных для эксплуатации на открытом воздухе. Более того, ТПУ обладает низкой уязвимостью к пластической деформации или «ползучести», то есть хорошо сохраняет форму при продолжительной и многократной деформации, что позволяет использовать этот полимер в производстве функциональных деталей, работающих на изгиб, сжатие и растяжение.
В промышленности термопластичный полиуретан наиболее часто служит альтернативой резине из натурального каучука и применяется в производстве уплотнителей и сантехнических прокладок, профилей и шлангов, автомобильных шин и покрышек, амортизаторов и демпферов, различных крепежных, соединительных и декоративных элементов, обувных подошв и ортопедических вкладок, фрикционных накладок на ручные инструменты, обмотки силовых кабелей и компонентов электротехнического оборудования, спортивного инвентаря и многого другого.
Главный недостаток ТПУ в плане 3D-печати заключается в относительно высокой сложности работы с этим материалом при использовании FDM 3D-принтеров, обусловленной его основным качеством — гибкостью. Тем не менее, при должной подготовке эта проблема успешно решается (см. рекомендации ниже).
Общие характеристики TPU (REC Easy Flex):
Механические характеристики REC Easy Flex:
Рекомендации по подготовке к 3D-печати TPU (REC Easy Flex)
Термопластичный полиуретан весьма гигроскопичен, то есть хорошо впитывает влагу. В случае проблем с межслойной адгезией и появлением дефектов на укладываемых слоях (неровностей, пузырьков, расслоения) филамент необходимо просушить. При правильной температуре 3D-печати и использовании сухого материала получаемые изделия будут демонстрировать очень высокую прочность на разрыв.
При работе с Easy Flex рекомендуется не спешить и ограничивать скорость укладки. Точные значения зависят от используемого оборудования, но ориентировочно следует выставить скорость печати в районе 25 мм/c — можно выше, если материал будет хорошо подаваться и схватываться. Так как ТПУ эластичен, ретракт стоит выставить на более высокое значение, чем при работе с жесткими пластиками — порядка 3 мм.
Рекомендуется избегать боуденовской подачи филамента (раздельной установки подающего механизма и головки с соединением через длинную трубку) в пользу директ-экструдеров (цельных сборок подающего механизма и хотэнда). Минимизация дистанции между шестернями подающего механизма и входным каналом хотэнда поможет с проблемами, вызываемыми изгибом и сжатием прутка под нагрузкой, в том числе наматыванием филамента на шестерни. Прижим подающих шестерней должен быть упругим, но не слишком сильным во избежание деформации филамента, что опять-таки может привести к перебоям в подаче материала.
Для повышения адгезии к рабочей поверхности рекомендуется использовать подогрев столика и наносить адгезионные средства — лаки или клеи, например универсальный состав The3D. Обдув укладываемого материала не должен быть слишком сильным (не более 20%), чтобы слои успевали хорошо схватываться. Как правило, обдув следует использовать только при 3D-печати небольших моделей с коротким временем построения слоев.
Печатать на рафтах не рекомендуется, так как материал почти не подвержен термоусадке, а вспомогательные структуры лишь усложнят постобработку. Как вариант, перед 3D-печатью основной модели можно построить юбку исключительно для проверки стабильности подачи расплава.
Подробная информация об адгезионных свойствах REC Flex и других материалов при мультиматериальной 3D-печати доступна по этой ссылке.
Рекомендуемые настройки для 3D-печати материалом TPU (REC Easy Flex):
Хранение TPU (REC Easy Flex)
Как упоминалось выше, термопластичный полиуретан гигроскопичен, а потому настоятельно рекомендуется хранить неиспользуемые филаменты в герметичных пакетах или контейнерах, предварительно поместив внутрь пакетик силикагеля.
При необходимости филамент можно просушить с помощью специализированного оборудования, фруктосушилки или электрической духовки при температуре 50°С в течение как минимум четырех часов. Ускорять процесс посредством повышения температуры не рекомендуется, так как это может привести к повреждению материала.
Перед загрузкой материала в экструдер рекомендуется убедиться в отсутствии пыли на филаменте, способной образовывать нагар в хотэнде. При необходимости филамент можно очистить прямо во время 3D-печати, пропуская филамент через простой поролоновый фильтр (например, такой или такой) по пути от катушки к хотэнду.
Подробнее о хранении и сушке филаментов из разных материалов рассказывается в статьях по ссылкам ниже:
Постобработка TPU (REC Easy Flex)
Как и другие эластичные материалы, термопластичный полиуретан не поддается точной механической обработке, например шлифованию. Единственный практичный вариант — обрезание артефактов и вспомогательных структур режущими инструментами.
В плане химической обработки достоинства ТПУ тоже быстро превращаются в недостатки: высокая химическая стойкость не позволяет сглаживать поверхности многими общедоступными растворителями. Для химической обработки потребуется диметилформамид, тетрагидрофуран, этилацетат, циклогексанон или диметилацетамид со строгим соблюдением техники безопасности во всех случаях.
Для склеивания можно использовать эпоксидные смолы, цианоакрилат (супер-клей) или полиуретановые клеи, однако любые клеящие составы могут оказаться слабым местом в функциональных деталях, поэтому рекомендуется по возможности сразу печатать цельные изделия.
При покраске стоит помнить о гибкости материала и избегать твердых грунтов и лаков, если изделие будет подвержено нагрузкам. Как вариант, для сглаживания поверхностей и покраски можно использовать жидкие резины, при необходимости с добавлением красящих пигментов.
Безопасность TPU (REC Easy Flex)
В целом, материал совершенно безвреден при нормальных условиях эксплуатации, однако пока не протестирован на безопасность при продолжительном контакте с пищевыми продуктами. Объем выделяемых летучих веществ не должен превышать максимально допустимые концентрации, но 3D-печать все равно рекомендуется осуществлять в хорошо проветриваемых помещениях, по возможности оснащенных вытяжкой в непосредственной близости от оборудования.
Сертификаты безопасности публикуются в специальном разделе нашего сайта.
Испытания REC Easy Flex
Наша компания последовательно проводит испытания выпускаемых филаментов для 3D-принтеров. С отчетами об испытаниях* REC Easy Flex можно ознакомиться по ссылкам ниже:
*все испытания проводились на напечатанных образцах с толщиной слоя 0.2мм