Guida alla stampa 3D del TPU
Il poliuretano termoplastico (TPU) è un materiale versatile e prezioso per la produzione di componenti flessibili e durevoli.
Questa guida si propone di fornire a ingegneri e progettisti una conoscenza approfondita del TPU e di come utilizzarlo con successo nei progetti di stampa 3D.
Che cos'è il TPU?
Il TPU è un elastomero flessibile che si colloca tra la gomma e la plastica in termini di proprietà.
È un copolimero a blocchi composto da segmenti duri e morbidi, che gli conferiscono una combinazione unica di flessibilità e tenacità. I segmenti duri forniscono forza e integrità strutturale, mentre i segmenti morbidi contribuiscono alla sua flessibilità ed elasticità.
Grazie alle sue caratteristiche di durata ed elasticità, il materiale TPU trova ampie applicazioni in diversi settori, tra cui quello automobilistico, aerospaziale e dei dispositivi medici.
È inoltre vantaggioso per la stampa 3D, in quanto consente la creazione di parti personalizzabili, la prototipazione rapida e il miglioramento dell'efficienza produttiva, affrontando al contempo le complessità della progettazione.
Questo materiale viene comunemente utilizzato con il Fusione multigetto metodo di produzione. L'MJF utilizza polveri sottili e agenti di fusione per creare parti con dettagli e resistenza eccellenti. È particolarmente adatto per la produzione di parti in TPU che richiedono dettagli precisi, una buona finitura superficiale e proprietà meccaniche costanti.
| Proprietà | Unità | Valore | Norma |
|---|---|---|---|
| PROPRIETÀ TERMICHE | |||
| Temperatura di addolcimento Vicat | °C | 84-96 | ISO 306 |
| PROPRIETÀ MECCANICHE | |||
| Resistenza alla trazione | MPa | 7-9 | DIN 53504 |
| Modulo di trazione | MPa | 75-85 | ISO 527 |
| Resistenza all'urto Charpy-Notched | kJ/m² | Nessuna interruzione | ISO 179-1 |
| Modulo di flessione | MPa | 75 | ISO 178 |
| Durezza Shore | A | 88-90 | ISO 7619-1 |
| Allungamento a rottura | % | 150-280 | DIN 53504 |
| PROPRIETÀ FISICHE | |||
| Densità | g/cm³ | 1.10 | – |
| TOLLERANZE | |||
| Precisione del pezzo raggiungibile | +/- 1,5 mm per pezzi fino a 100 mm, +/- 2% per pezzi oltre 100 mm | ||
| Min. Spessore della parete | mm | 1.0 | – |
Proprietà del filamento TPU
Il filamento TPU è un tipo di filamento flessibile creato dalla combinazione di polimeri plastici con polimeri di gomma.
Questa miscela unica dà origine a un materiale che presenta un'elevata elasticità, un'eccellente resistenza all'abrasione e la capacità di sopportare impatti significativi.
La durezza del filamento TPU può variare a seconda della sua formulazione, consentendo la personalizzazione in base alle specifiche esigenze applicative. Sia che si cerchi un materiale in grado di piegarsi senza rompersi, sia che si cerchi un materiale in grado di resistere a condizioni difficili, il filamento TPU offre una soluzione affidabile per un'ampia gamma di progetti di stampa 3D.
Composizione chimica
Il TPU è un tipo di copolimero a blocchi costituito da sequenze alternate di segmenti duri (isocianati) e segmenti morbidi (poliolo reagito). La formulazione del TPU può essere regolata per includere quantità variabili di questi segmenti duri e morbidi.
I materiali con una maggiore percentuale di segmenti duri tendono a essere più solidi e rigidi, mentre quelli con più segmenti morbidi sono più elastici e flessibili. Questa combinazione unica di segmenti duri e morbidi conferisce al TPU proprietà distintive, tra cui forza, resistenza termica, flessibilità e resilienza.
La possibilità di personalizzare la composizione chimica del TPU lo rende un materiale altamente adattabile a diverse applicazioni.
Proprietà fisiche
Le proprietà fisiche del TPU sono determinate principalmente dal rapporto tra segmenti duri e morbidi nella sua composizione. Una delle caratteristiche più critiche del TPU è la sua durezza, misurata sulla scala di durezza Shore, che indica la sua resistenza all'indentazione.
Il TPU vanta inoltre un'impressionante resistenza alla trazione, all'allungamento a rottura e all'abrasione, che lo rendono un materiale ideale per le applicazioni in cui domanda durata e flessibilità. Queste proprietà fanno sì che il TPU possa funzionare in modo affidabile in vari ambienti, dalle suole delle scarpe ai componenti intricati della tecnologia indossabile.
Applicazioni comuni del TPU
Il TPU è ampiamente utilizzato in diversi settori, tra cui quello automobilistico, dell'elettronica di consumo, dei dispositivi medici e delle calzature.
Le applicazioni più comuni includono custodie per telefoni, guarnizioni, suole per scarpe e giunti flessibili nella robotica. La sua versatilità lo rende una scelta popolare per la realizzazione di parti durevoli e flessibili.
Alcuni dei motivi per cui è così popolare sono:
- Flessibilità ed elasticità
- Elevata resistenza all'usura e all'abrasione:
- Resistenza chimica
- Buona capacità di carico e resistenza agli urti
Tecniche di post-elaborazione per TPU
Finitura superficiale: Tecniche come la levigatura, la lucidatura e la burattatura possono aiutare a ottenere la levigatezza superficiale desiderata. Questi processi sono essenziali per migliorare l'aerodinamica e ridurre l'attrito in parti come le carrozzerie dei droni o i componenti automobilistici.
Verniciatura e rivestimento: L'applicazione di rivestimenti protettivi ed estetici migliora la durata e l'aspetto delle parti in TPU stampate in 3D. I rivestimenti possono anche fornire ulteriore resistenza chimica e protezione dai raggi UV, rendendoli adatti ad applicazioni esterne.
Trattamento termico: La ricottura e altri trattamenti termici possono migliorare le proprietà meccaniche dei componenti in TPU, aumentandone la resistenza e la flessibilità. Il riscaldamento controllato può anche ridurre le tensioni interne e migliorare la stabilità dimensionale.
Lavorazione e rifilatura: Per le applicazioni che richiedono tolleranze precise, possono essere necessarie lavorazioni aggiuntive e rifilature. In questo modo si garantisce che i pezzi si incastrino correttamente e soddisfino i requisiti specifici del progetto.
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