TPU (термопластичный полиуретан) — это гибкий, эластичный материал, который становится всё более популярным в 3D-печати. В отличие от жёстких пластиков, таких как PLA и ABS, TPU предлагает уникальные возможности для создания гибких, амортизирующих и устойчивых к истиранию объектов. Однако печать с использованием TPU имеет свои особенности и требует определённых знаний и навыков. В этой статье вы найдёте исчерпывающую информацию о 3D-печати с использованием TPU, начиная с выбора подходящего материала и заканчивая настройкой принтера и постобработкой.
1. Что такое TPU и его свойства:
TPU — это термопластичный полиуретан, отличающийся высокой эластичностью, прочностью на разрыв и устойчивостью к истиранию. Его гибкость позволяет создавать объекты с подвижными частями, амортизаторами и другими функциональными элементами. TPU также обладает хорошей химической стойкостью и устойчивостью к воздействию масла и некоторых химических веществ.
Основные свойства TPU:
- Гибкость и эластичность: это ключевое свойство TPU, позволяющее создавать гибкие и упругие объекты.
- Прочность на разрыв: TPU обладает высокой прочностью на разрыв, что делает его подходящим для создания прочных и долговечных изделий.
- Устойчивость к истиранию: TPU устойчив к истиранию, что важно для деталей, которые подвергаются постоянному трению.
- Биосовместимость: некоторые типы TPU обладают биосовместимостью, что позволяет использовать их в медицинских целях.
- Рабочая температура: диапазон рабочих температур зависит от конкретного типа TPU, но большинство сортов выдерживают температуру от -40°C до +80°C.
2. Виды TPU для 3D-печати:
На рынке представлено множество различных типов TPU, отличающихся по свойствам, твёрдости (по шкале Шор А), цвету и производителю. Твёрдость измеряется по шкале Шор А, где более низкое значение указывает на более мягкий материал.
- Мягкий TPU (Shore A 80-90): очень гибкий и эластичный, подходит для создания мягких на ощупь изделий, таких как чехлы для телефонов, амортизаторы и игрушки.
- Средний TPU (Shore A 90-98): хороший баланс между гибкостью и прочностью, подходит для широкого спектра применений.
- Жесткий TPU (Shore A 98+): менее гибкий, но более прочный, подходит для деталей, требующих большей жесткости.
3. Выбор 3D-принтера для печати с использованием TPU:
Не все 3D-принтеры одинаково хорошо подходят для печати TPU. Основные требования к принтеру:
- Прямой экструдер (Direct Drive): рекомендуется использовать принтер с прямым экструдером, так как он обеспечивает более стабильную подачу гибкого TPU. Экструдеры Боудена могут испытывать проблемы с подачей материала из-за его высокой гибкости.
- Нагретый стол: нагретый стол необходим для предотвращения отклеивания модели от платформы и обеспечения лучшего сцепления. Температура стола обычно должна составлять от 40°C до 70°C в зависимости от материала.
- Замкнутый корпус (Enclosure): рекомендуется печатать в замкнутом корпусе или с использованием дополнительных элементов, таких как пара-основание, чтобы поддерживать стабильную температуру и влажность в рабочей зоне принтера. TPU чувствителен к перепадам температуры и влажности.
4. Настройки слайсера для печати TPU:
Настройки слайсера играют решающую роль в качестве печати TPU. Вот некоторые ключевые параметры:
- Температура экструдера: обычно составляет 210–240 °C, но лучше руководствоваться рекомендациями производителя конкретного филамента.
- Температура стола: от 40°C до 70°C, в зависимости от типа TPU и температуры окружающей среды.
- Скорость печати: рекомендуется снизить скорость печати до 20-40 мм/с для обеспечения лучшего сцепления и снижения риска деформации.
- Толщина слоя: оптимальная толщина слоя обычно составляет 0,2–0,3 мм, но можно экспериментировать с более тонкими слоями для повышения детализации.
- Ретракция: Настройка ретракции (отвода экструдера) крайне важна для предотвращения образования «струй» и улучшения качества поверхности. Значение ретракции необходимо подбирать экспериментальным путем.
- Опоры: в зависимости от геометрии модели могут потребоваться опоры, которые следует настраивать с учетом гибкости TPU.
- Охлаждение: охлаждение следует свести к минимуму, чтобы предотвратить образование трещин и деформаций. В большинстве случаев охлаждение полностью отключают или устанавливают на минимальную мощность.
5. Постобработка напечатанных моделей из TPU:
После завершения печати, модель из TPU может потребовать постобработки:
- Удаление опор: Осторожно удалите опоры, избегая резких движений и деформации модели.
- Очистка: используйте щетку или сжатый воздух, чтобы удалить остатки материала.
- Зачистка: Для выравнивания поверхности можно использовать абразивные материалы или специальные растворители (в зависимости от типа TPU).
6. Типичные проблемы при печати с TPU:
- Отклеивание модели: проблема может быть решена путем повышения температуры стола, использования клея-спрея или специальной клейкой ленты.
- Засорение сопла: TPU может быть более склонен к засорению сопла, чем другие материалы. Чтобы предотвратить эту проблему, необходимо регулярно чистить сопло и использовать качественный филамент.
- Деформации: Деформации могут возникнуть из-за неравномерного охлаждения, низкой температуры стола или высокой скорости печати.
- Появление стрингов: настройка ретрактора поможет уменьшить или исключить появление стрингов (тонких нитей материала).
7. Применение TPU в 3D-печати:
Благодаря своим уникальным свойствам TPU находит широкое применение в 3D-печати:
- Прототипы гибких деталей: TPU идеально подходит для создания прототипов изделий с гибкими элементами.
- Промышленные детали: устойчивость к истиранию и прочность делают TPU хорошим выбором для промышленных деталей.
- Медицинские изделия: биосовместимость некоторых типов TPU позволяет использовать их для создания медицинских имплантатов и протезов.
- Спортивные товары: гибкость и эластичность делают TPU идеальным материалом для спортивных аксессуаров.
- Игрушки и модели: TPU используется для создания игрушек, фигурок и других моделей.
8. Заключение:
3D-печать с использованием термопластичного полиуретана открывает новые возможности для создания гибких и функциональных объектов. Хотя этот процесс может потребовать некоторой практики и настройки, результат стоит затраченных усилий. Следуя советам и рекомендациям, изложенным в этой статье, вы сможете успешно печатать с использованием термопластичного полиуретана и создавать уникальные и высококачественные изделия. Помните, что эксперименты и практика — ключ к успеху в 3D-печати. Не бойтесь пробовать разные настройки и типы термопластичного полиуретана, чтобы найти оптимальные параметры для вашей модели и 3D-принтера.