Velkou část výtisků na 3D tiskárně tvoří pevné modely, které musí zachovávat pevné rozměry. To je důležité například pro prototypy v měřítku 1:1, ale také pro různé typy krytů nebo části mechanických systémů, které musí zapadat do zbytku systému. V některých případech však konstruktéři potřebují filament, který není tuhý a odolný proti ohybu, ale naopak pružný, deformuje se a vrací se do původního tvaru. Pro takové výtisky jsou neocenitelná TPU filamenty, které si v našem článku představíme podrobněji.
TPU jako umělá hmota
Termoplastický polyuretan (zkráceně TPU) se používá v mnoha průmyslových aplikacích. Mikroskopicky se tento pružný plast skládá ze dvou typů struktury: dlouhých, deformovatelných “měkkých” řetězců a kratších, vysoce polarizovaných “tvrdých” řetězců. Ty ve skutečnosti tvoří krystalickou strukturu. Pokud se však TPU zahřeje, krystalická “síť” změní své vlastnosti a polyuretan lze velmi snadno tvarovat. Díky tomu se tento materiál používá v automobilovém průmyslu, při výrobě sportovních doplňků, nástrojů, zdravotnických prostředků nebo při laminování skla. Při použití fólie TPU se sklo a zrcadla stávají odolnějšími proti rozbití a nárazu. S polyuretanem přicházíme do styku každý den v našem životě. Protože je jednou z nejoblíbenějších surovin pro výrobu… pouzder na mobilní telefony. “Gumové” kryty, do kterých vkládáme své chytré telefony, jsou nejčastěji vyrobeny z TPU.
Klíčové vlastnosti filamentů TPU
Termoplastický polyuretan jako spotřební materiál pro 3D tiskárny umožňuje konstruktérům vytvářet flexibilní komponenty pro mechanické systémy a rozměrově shodné konstrukce. Vlákna TPU se podobají gumě. Zaručují vysokou pružnost a díly z nich vyrobené se po stlačení snadno vracejí do původního tvaru. Modely vytištěné z TPU vláken jsou odolné proti oděru a vykazují vysokou trvanlivost při kontaktu s mnoha chemikáliemi – zejména oleji a mazivy. Velmi dobře odolávají měnícím se povětrnostním podmínkám. Modely vyrobené z termoplastického polyuretanu se nepoškozují nárazy. Mají také schopnost tlumit vibrace a nárazy (čímž se filamenty TPU ještě více podobají gumě).
3D tisk pomocí TPU filamentů
Při rozhodování o tisku s TPU filamenty je třeba mít na paměti několik základních věcí. První z nich je výběr správné 3D tiskárny – musí být vhodná pro tento typ materiálu. Většina tiskových zařízení z amatérského nebo poloprofesionálního segmentu je vybavena extrudery typu bowden, tj. vybavenými trubicí vedoucí plastové vlákno. Bohužel v takových konstrukcích může TPU filament klást příliš velký odpor při pokusu o jeho pohyb teflonovou trubicí, což brání plynulému přívodu filamentu do trysky. Je proto nutné ověřit, zda konkrétní model 3D tiskárny umožňuje použití pružného polyuretanu.
Funkčnost samotného stroje však musí jít ruku v ruce se zkušenostmi obsluhy. Hodně záleží na nastavených parametrech tisku. TPU filamenty obvykle vyžadují zahřátí trysky na 210-240 °C a pracovního stolu na cca 1,5 °C. 20 – 80 °C. Přesné hodnoty je někdy třeba stanovit experimentálně. Dalším požadavkem je nastavení nižší rychlosti 3D tisku – vytvoření modelu z TPU filamentů musí trvat déle. Je to proto, že jinak hrozí, že tryska začne “nabírat” nanesenou vrstvu.
Dobře naplánovaný proces se vám jistě “odvděčí” pevně zhotoveným modelem s dokonale přilnutými vrstvami.
Filamnety pro 3D tisk
Shrnutí
Filamenty TPU jsou splněným snem mnoha designérů. Díky použití tohoto plastu mohou z materiálu podobného gumě vyrábět přesně na míru šité detaily. Snadno tak získají potřebná těsnění, pneumatiky, nárazníky či kryty, nebo dokonce pružné části skříní. Filamenty TPU pro 3D tiskárny vyžadují značnou zručnost při volbě parametrů (například teploty nebo rychlosti tisku); často také pečlivé testování variant. Pokud je tiskárna uzpůsobena pro práci s TPU fialmenty a obsluha zvládne plánování procesu, otevřou se konstruktérům velké možnosti.
