В наши дни 3D-печать стала более доступной, чем когда-либо. Если вы читаете эту статью, то, скорее всего, уже давно пользуетесь 3D-принтером и, возможно, задаетесь вопросом, что еще вы можете напечатать.
#
3DMART студия - услуги 3D печати, изготовление запасных частей, заказ образцов, 3D моделирование, разработка корпусов РЭА, 3D формы для настенной плитки.
#
Помимо практически бесконечного количества 3D–моделей, которые вы можете напечатать, есть еще одно измерение, которое может расширить ваши возможности в области 3D-печати: материалы для печати - от простых, более удобных для печати материалов, таких как PETG, и модифицированных версий PLA, таких как PLA + и Tough PLA, до более прочных и сложных -нити для печати, такие как нейлон, армированный углеродным волокном. Имея так много вариантов, вы можете задаться вопросом, какой из них должен стать частью вашего следующего приключения.
В этой статье мы расскажем вам об особой категории материалов для 3D–печати: гибких нитях, в частности, термопластичном полиуретане, более известном как TPU. Читайте дальше, чтобы узнать о свойствах этого материала, его основных областях применения, плюсах и минусах деталей, напечатанных на основе ТПУ, а также об идеальных 3D-моделях для печати с его помощью.
Мы также расскажем об основных проблемах, с которыми вы можете столкнуться при печати ТПУ, и о том, как их решить. Хотя ТПУ можно печатать с использованием различных технологий (например, SLS), в этой статье основное внимание будет уделено печати ТПУ с использованием принтеров FDM.
Что такое ТПУ?
ТПУ - один из наиболее распространенных материалов для 3D-печати на FDM-принтерах. Как гибкий материал, он известен своей эластичностью, амортизацией и устойчивостью к воздействию тепла и химических веществ. Кроме того, это один из самых прочных материалов, обладающий большей адгезией к слою, чем жесткие материалы, такие как PLA и PETG. Эти уникальные свойства делают его идеальным для широкого спектра применений.
Термополиуретан и другие гибкие волокна обычно характеризуются устойчивостью к деформации, другими словами, твердостью по Шору. Шкала твердости по Шору варьируется от 0 до 100. Чем больше значение, тем тверже материал и, следовательно, менее эластичен.
ТПУ обычно имеет значения от 85А до 95А, поскольку является одним из самых жестких из гибких материалов. Буква рядом с цифрой указывает на тип пластика. Шкала Шора А используется для мягкой резины, эластомеров и натурального каучука.
Многие компании расширили ассортимент своих нитей, включив в него ТПУ и другие гибкие волокна.
Еще один аспект, который следует учитывать при работе с ТПУ, - это его гигроскопичность, что означает, что он впитывает много влаги из окружающей среды. Чтобы решить эту проблему, вы можете использовать вакуумную упаковку и просушивать филамент перед печатью.
Применение
Как и следовало ожидать, детали, напечатанные на основе ТПУ, как правило, эластичны и податливы. В зависимости от области применения эти характеристики могут стать преимуществом или недостатком. Наиболее подходящими деталями для ТПУ являются те, которые должны выдерживать суровые условия эксплуатации или которые, как ожидается, будут подвергаться постоянному прессованию или растяжению.
Например, напечатанный на ТПУ калибр - инструмент позиционирования, который помогает при выполнении производственных задач, – может извлечь выгоду из эластичности ТПУ. Изменяя плотность наполнителя, вы можете изменять жесткость детали, превращаясь в своего рода динамический инструмент. Компания Nissan воспользовалась этим преимуществом и внедрила датчик центрирования лобового стекла, который используется для обеспечения правильного расстояния между одной из стоек автомобиля и лобовым стеклом.
Однако эластичность ТПУ нежелательна для всех случаев использования. Например, компания Nissan в процессе производства также использует инструмент для позиционирования сверла с более низкой посадкой, который указывает оператору место установки сверла. Для этого инструмента требуется жесткий материал, чтобы избежать неправильного расположения печатаемой детали из-за сгибания или скручивания.
Проблема с ТПУ
Печать с помощью ТПУ, безусловно, сложнее, чем с помощью PLA. Хотя деформация не является типичной проблемой, связанной с ТПУ, при печати с использованием этого материала могут возникнуть (и будут возникать) другие осложнения, в том числе засорение, расслоение и недостаточная экструзия (мы рассмотрим их более подробно ниже). Некоторые из этих проблем связаны с физической конфигурацией принтера, при этом основными компонентами, ответственными за эти проблемы, являются экструдер и хотенд.
Кроме того, настройки печати весьма специфичны, и для успешной печати с использованием этого материала их необходимо изменить в программном обеспечении слайсера. Некоторые из этих параметров более очевидны, чем другие, например температура и скорость печати, в то время как другие менее распространены, например расстояние втягивания и скорость втягивания.
Рекомендации по оборудованию
Большинство проблем, с которыми вы столкнетесь при работе с TPU, связаны с системой экструзии. Хотя большинство новых принтеров FDM поставляются с прямым экструдером, все же можно найти принтеры с экструдерами Bowden. В последнем случае, из-за большого расстояния между подающим устройством и хотендом, а также из-за способности ТПУ растягиваться, экструдеру трудно эффективно подавать нить к горячему концу.
В идеале, вы должны быть в состоянии решить эту проблему, просто изменив некоторые параметры печати в слайсере. Однако, весьма вероятно, что вам также придется произвести некоторые обновления. Самым простым обновлением будет трубка Bowden. Более качественная трубка Боудена.
Но если вы действительно хотите вывести свой принтер на новый уровень, мы рекомендуем перейти на прямой экструдер. Таким образом, расстояние между устройством подачи и хотэндом будет значительно сокращено, что улучшит процесс подачи нити и, следовательно, качество печати.
Еще одна деталь вашего принтера, о которой вы можете подумать, - это сопло. Мягкие нити, такие как PLA и PETG, не изнашивают сопло так сильно, как абразивные нити, например, армированные углеродными или стеклянными волокнами. В случае с TPU, наряду с PLA и PETG, предпочтение отдается неабразивным волокнам. Тем не менее, вы можете ожидать немного большего износа, чем при использовании PLA. Итак, если вы спросите себя, какой тип насадки вам следует использовать, короткий ответ будет таков: латунных насадок более чем достаточно для работы с ТПУ, но использование насадки из нержавеющей или закаленной стали не принесет никакого вреда.
Монтажная пластина
Последний элемент, который мы хотим обсудить, - это монтажная пластина. TPU, скажем так, более плавкий материал, чем PLA и PETG. Таким образом, у вас не должно возникнуть проблем с деформацией, если только вы не напечатаете большие контактные области в первом слое. Если основание правильно выровнено, ТПУ должен без проблем прилегать к монтажной плите.
С другой стороны, удаление отпечатанной детали из ТПУ может представлять собой серьезную проблему. Если вы используете жесткую стеклянную пластину, для удаления отпечатанной детали необходим скребок. В зависимости от жесткости или гибкости вашей печатной детали, другим вариантом может быть гибкий лист PEI. Если вы выберете этот вариант, мы рекомендуем использовать гладкий лист, поскольку текстурированный гибкий лист может привести к сильному прилипанию детали к монтажной плите. Конечно, есть немало вариантов, которые стоит рассмотреть.
Еще одно важное наблюдение заключается в том, что, по иронии судьбы, при работе с ТПУ не принято использовать клей–карандаш или малярную ленту для обеспечения адгезии слоя. Удаление детали происходит намного проще, если принять меры, позволяющие избежать сильного прилипания детали к монтажной плите.
Рекомендации по программному обеспечению
Теперь, когда вы изменили физические параметры вашего принтера, чтобы он был совместим с ТПУ, давайте поговорим о том, как настроить параметры печати. Мы настоятельно рекомендуем вам создать новый профиль печати для нити из ТПУ. Таким образом, вы можете сохранить все внесенные вами изменения, не переопределяя ранее настроенные параметры печати для PLA.
Некоторые слайсеры предлагают профиль печати для нитей ТПУ определенных марок. Кроме того, некоторые бренды взяли на себя смелость включить эти профили в качестве ресурсов в раздел загрузки на своих веб-сайтах. Однако, поскольку рынок нитей филамента растет в геометрической прогрессии, весьма вероятно, что вы не найдете нужного профиля печати для используемой вами нити филамента. Поэтому вам придется вручную изменить настройки. Но не волнуйтесь, потому что мы объясним, какие настройки нужно настроить, а также их оптимальные значения для TPU.
Для объяснения настроек печати мы воспользуемся программой UltiMaker Cura. Это не должно стать проблемой, если вы планируете использовать другой слайсер. Процесс нарезки универсален, и все существующие слайсеры должны иметь одинаковые настройки. Вы можете обнаружить небольшие различия в точном названии каждого параметра, но, по сути, они одинаковы.
Ниже приведены основные настройки, на которые следует обратить внимание и которые необходимо изменить.:
Температура печати: Диапазон температур варьируется от производителя к производителю, но обычно составляет от 200 °C до 240 °C.
Температура рабочей поверхности: Рекомендуется использовать любое значение ниже 60 °C. Другой вариант - установить значение 0 °C, чтобы вообще не нагревать рабочую поверхность.
Скорость печати: Вам потребуется значительно снизить скорость печати. Подойдет значение от 5 до 30 мм/с.
Втягивание(откат): Хотя некоторые люди рекомендуют отключить втягивание, мы рекомендуем включить его, чтобы избежать перекручивания. Установите расстояние втягивания примерно на 1 мм, а скорость втягивания - примерно на 60 мм/с.
Частичное охлаждение: После нанесения первых нескольких слоев включите охлаждающий вентилятор, но не слишком сильно, иначе у вас возникнут проблемы со склеиванием слоев.
Рафт и юбка: Поскольку ТПУ естественным образом хорошо прилипает к печатной плате, вам не понадобятся такие средства для приклеивания, как рафт и юбка. Если по какой-либо причине вы решите использовать их, имейте в виду, что их трудно удалить с печатной детали.
Распространенные проблемы с печатью
После изменения настроек в слайсере для вашего профиля TPU вам все равно придется их протестировать. При этом обратите внимание на качество печати. Во время печати могут возникнуть некоторые проблемы. Мы обобщили наиболее распространенные проблемы и дадим вам несколько советов по их устранению.
Вытягивание
Перекручивание происходит из-за попадания расплавленного материала в сопло в нерабочее время, когда печатающая головка перемещается к следующему месту печати. Он состоит из крошечных ниточек, оставшихся на отпечатке, которые может быть трудно удалить после завершения печати.
Основная причина этой проблемы заключается в недостаточном втягивании нити в экструдер перед перемещением к следующему месту печати. Простая регулировка скорости втягивания и расстояния должна решить проблему. Однако этого может быть сложнее достичь, если вы используете принтер с экструдером Bowden, а не с прямым экструдером.
Засорение
Поскольку ТПУ является более деликатным материалом для работы, по сравнению, скажем, с PLA или PETG, вероятность засорения значительно ниже. Независимо от того, частичное или полное засорение влияет на качество печати. Они возникают из-за того, что материал застревает в сопле или на хотенде, и это может произойти по целому ряду причин. Простым решением является так называемая “холодная вытяжка“. Если возникают более серьезные и трудноудаляемые засоры, возможно, вы захотите заменить насадку на новую.
Недостаточная экструзия
Недостаточная экструзия - одна из наиболее распространенных проблем при печати с использованием ТПУ. Для нее характерны разрывы между слоями печати. Несмотря на то, что простейшие признаки могут быть обнаружены на более поздних стадиях печати, вам не нужно ждать завершения печати или существенного улучшения процесса, чтобы обнаружить эту проблему: щелчок в сопле выдает ее.
Хотя существует несколько причин, по которым может произойти недостаточная экструзия, вам следует особенно внимательно относиться к гигроскопичности ТПУ. Как мы упоминали выше, гигроскопичные материалы - это те, которые имеют тенденцию поглощать влагу из окружающей среды. В результате в нити филамента образуются крошечные пузырьки воды, которые испаряются при прохождении через сопло, оставляя зазоры в отпечатке. Чтобы устранить эту проблему, обязательно высушите нить филамента перед использованием и после этого храните ее в вакуумном пакете.
Пятна и прыщики
Это происходит из-за того, что во время печати через сопло проходит избыток материала, также известный как чрезмерная экструзия. Основная причина этого - слишком высокая температура хотэнда. Если вы столкнулись с этой проблемой, попробуйте снизить температуру на 5 °C.
Печать температурной башни поможет вам подобрать нужную температуру для используемой нити ТПУ. Эта пробная печать также поможет вам настроить параметры печати, чтобы избежать образования наплывов.
Снятие отпечатка и последующая обработка
Как мы уже говорили, добиться хорошего качества первого слоя с помощью ТПУ не так сложно, как отделить его от пластины после завершения печати. Можно использовать гибкие листы, но это зависит от жесткости конечной детали. Тонкие детали (например, корпус смартфона) более гибкие и их можно легко снять с жесткой пластины.
С другой стороны, более жесткие детали ведут себя скорее как жесткие детали, и снять их с жесткой пластины будет сложнее. Если вы сможете согнуть пластину, это поможет начать снятие детали, но для успешного удаления детали, напечатанной ТПУ, вам, скорее всего, понадобится скребок.
Что касается последующей обработки, то ТПУ - это материал, который не требует дополнительной обработки. Такие волокна, как PLA и ABS, можно разглаживать различными способами, но ТПУ не настолько универсален. Тем не менее, вы можете покрасить отпечатки из ТПУ, но при этом необходимо соблюдать осторожность и использовать краску подходящего типа, специально разработанную для гибких материалов. Краска этого типа должна прогибаться при изгибе материала, а не трескаться.
Еще один этап постобработки заключается в использовании фкна для легкого удаления нитей с готового отпечатка. Возможно, у вас возникнет соблазн использовать фен в качестве альтернативы тепловому пистолету. Однако фены не предназначены для расплавления пластика, поэтому вам, возможно, придется сделать несколько проходов, и даже в этом случае вы не сможете достичь нужной температуры, чтобы удалить все нити.
Палец вверх, подписка — неоценимая поддержка нашего труда.
еще интересные статьи по теме:
Orca Slicer: Все, что вам нужно знать, чтобы начать работу
Паутина и PETG: 3 простых решения
Преобразование 2D изображения в 3D-модель: Как создать 3D-модель из фотографий
Dyze Design представила модель высокопроизводительного экструдера Zephyr
Настройки функции Cura накат(coasting): простые объяснения
