Der Leitfaden für den 3D-Druck von TPU
Thermoplastisches Polyurethan (TPU) ist ein vielseitiges und wertvolles Material für die Herstellung flexibler, haltbarer Teile.
Dieser Leitfaden soll Ingenieuren und Designern ein umfassendes Verständnis von TPU und dessen erfolgreicher Verwendung in 3D-Druckprojekten vermitteln.
Was ist TPU?
TPU ist ein flexibles Elastomer, das in seinen Eigenschaften zwischen Gummi und Kunststoff liegt.
Es handelt sich um ein Blockcopolymer, das aus harten und weichen Segmenten besteht, die ihm eine einzigartige Kombination aus Flexibilität und Zähigkeit verleihen. Die harten Segmente sorgen für Festigkeit und strukturelle Integrität, während die weichen Segmente zu seiner Flexibilität und Elastizität beitragen.
Aufgrund seiner Strapazierfähigkeit und Elastizität hat TPU-Material ein breites Anwendungsspektrum in verschiedenen Branchen, darunter die Automobilindustrie, die Luft- und Raumfahrt und medizinische Geräte.
Auch für den 3D-Druck ist es von Vorteil, da es die Herstellung von anpassbaren Teilen, das Rapid Prototyping und die Verbesserung der Produktionseffizienz bei gleichzeitiger Bewältigung komplexer Designs ermöglicht.
Dieses Material wird in der Regel mit dem Multi Jet Fusion Herstellungsmethode. MJF verwendet feines Pulver und Schmelzmittel, um Teile mit hervorragender Detailgenauigkeit und Festigkeit herzustellen. Es eignet sich besonders für die Herstellung von TPU-Teilen, die feine Details, eine gute Oberflächengüte und gleichmäßige mechanische Eigenschaften erfordern.
| Eigentum | Einheit | Wert | Norm |
|---|---|---|---|
| THERMISCHE EIGENSCHAFTEN | |||
| Vicat-Enthärtungstemperatur | °C | 84-96 | ISO 306 |
| MECHANISCHE EIGENSCHAFTEN | |||
| Zugfestigkeit | MPa | 7-9 | DIN 53504 |
| Zugwiderstand | MPa | 75-85 | ISO 527 |
| Charpy-Kerbschlagzähigkeit | kJ/m² | Keine Pause | ISO 179-1 |
| Biegemodus | MPa | 75 | ISO 178 |
| Shore-Härte | A | 88-90 | ISO 7619-1 |
| Dehnung beim Bruch | % | 150-280 | DIN 53504 |
| PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN | |||
| Dichte | g/cm³ | 1.10 | – |
| TOLERANZEN | |||
| Erreichbare Teilegenauigkeit | +/- 1,5 mm für Teile bis zu 100 mm, +/- 2% für Teile über 100 mm | ||
| Min. Wanddicke | mm | 1.0 | – |
Eigenschaften von TPU-Filament
TPU-Filament ist eine Art flexibles Filament, das durch die Kombination von Kunststoffpolymeren mit Gummipolymeren hergestellt wird.
Diese einzigartige Mischung ergibt ein Material, das eine hohe Elastizität, eine ausgezeichnete Abriebfestigkeit und die Fähigkeit aufweist, starken Stößen zu widerstehen.
Im Härte von TPU-Filament kann je nach Rezeptur variieren und ermöglicht die Anpassung an spezifische Anwendungsanforderungen. Ob Sie ein Material suchen, das sich biegen lässt, ohne zu brechen, oder eines, das rauen Bedingungen standhält, TPU-Filament bietet eine zuverlässige Lösung für eine Vielzahl von 3D-Druckprojekten.
Chemische Zusammensetzung
TPU ist eine Art Blockcopolymer, das aus abwechselnden Sequenzen von harten Segmenten (Isocyanate) und weichen Segmenten (umgesetztes Polyol) besteht. Die Formulierung von TPU kann so angepasst werden, dass sie unterschiedliche Mengen dieser harten und weichen Segmente enthält.
Materialien mit einem höheren Anteil an harten Segmenten sind tendenziell fester und steifer, während Materialien mit mehr weichen Segmenten elastischer und flexibler sind. Diese einzigartige Kombination aus harten und weichen Segmenten verleiht TPU besondere Eigenschaften, darunter Festigkeit, Wärmebeständigkeit, Flexibilität und Elastizität.
Die Möglichkeit, die chemische Zusammensetzung von TPU anzupassen, macht es zu einem äußerst anpassungsfähigen Material für verschiedene Anwendungen.
Physikalische Eigenschaften
Die physikalischen Eigenschaften von TPU werden in erster Linie durch das Verhältnis von harten und weichen Segmenten in seiner Zusammensetzung bestimmt. Eine der wichtigsten Eigenschaften von TPU ist seine Härte, die auf der Shore-Härteskala gemessen wird und seine Widerstandsfähigkeit gegenüber Eindrücken angibt.
TPU weist außerdem eine beeindruckende Zugfestigkeit, Bruchdehnung und Abriebfestigkeit auf, was es zu einem idealen Material für Anwendungen macht, die Nachfrage Haltbarkeit und Flexibilität. Diese Eigenschaften sorgen dafür, dass TPU in verschiedenen Umgebungen zuverlässig funktioniert, von den Schuhsohlen bis hin zu den komplizierten Komponenten der Wearable Technology.
Allgemeine TPU-Anwendungen
TPU ist in verschiedenen Branchen weit verbreitet, z. B. in der Automobilindustrie, der Unterhaltungselektronik, der Medizintechnik und der Schuhindustrie.
Zu den üblichen Anwendungen gehören Telefongehäuse, Dichtungen, Dichtungsringe, Schuhsohlen und flexible Gelenke in der Robotik. Seine Vielseitigkeit macht es zu einer beliebten Wahl für langlebige und flexible Teile.
Einige der Gründe für seine Beliebtheit sind:
- Flexibilität und Elastizität
- Hohe Verschleiß- und Abriebfestigkeit:
- Chemische Beständigkeit
- Gute Tragfähigkeit und Schlagzähigkeit
Nachbearbeitungstechniken für TPU
Oberflächenbehandlung: Techniken wie Schleifen, Polieren und Trowalisieren können helfen, die gewünschte Oberflächenglätte zu erreichen. Diese Verfahren sind für die Verbesserung der Aerodynamik und die Verringerung der Reibung bei Teilen wie Drohnengehäusen oder Automobilkomponenten unerlässlich.
Anstriche und Beschichtungen: Das Auftragen von Schutz- und ästhetischen Beschichtungen erhöht die Haltbarkeit und das Aussehen von 3D-gedruckten TPU-Teilen. Die Beschichtungen können auch zusätzliche chemische Beständigkeit und UV-Schutz bieten, so dass sie für Außenanwendungen geeignet sind.
Wärmebehandlung: Glühen und andere Wärmebehandlungen können die mechanischen Eigenschaften von TPU-Teilen verbessern, z. B. ihre Festigkeit und Flexibilität erhöhen. Eine kontrollierte Erwärmung kann auch innere Spannungen reduzieren und die Dimensionsstabilität verbessern.
Bearbeitung und Beschnitt: Bei Anwendungen, die genaue Toleranzen erfordern, können zusätzliche Bearbeitungen und Beschneidungen notwendig sein. Dadurch wird sichergestellt, dass die Teile richtig zusammenpassen und den spezifischen Konstruktionsanforderungen entsprechen.
Starten Sie Ihr Projekt mit MakerVerse
Der 3D-Druck mit TPU bietet Designern und Ingenieuren unvergleichliche Flexibilität und Anpassungsmöglichkeiten. Die einzigartigen Eigenschaften von TPU machen es zu einem idealen Material für eine Vielzahl von Anwendungen, vom Rapid Prototyping bis zur Serienproduktion.
MakerVerse bietet ein umfassendes Angebot an Technologien und Materialien, einschließlich TPU, um jede Phase Ihres Herstellungsprozesses zu unterstützen.
Egal, ob Sie einen einzelnen Prototyp oder eine große Produktionsserie benötigen, MakerVerse bietet die Werkzeuge und das Fachwissen, um Ihre Designs mit industrieller Qualität und Präzision zum Leben zu erwecken.
