Conoscere e stampare il filamento in TPU
Conoscere il TPU
Cosa è il TPU?
Il TPU è un elastomero in poliuretano usato nell’additive manufacturing per realizzare oggetti con caratteristiche di estrema flessibilità.
Il TPU è un materiale molto durevole, caratterizzato da un’eccellente elasticità, un buon assorbimento delle vibrazioni, un’ottima resistenza chimica e meccanica e un tasso di allungamento del materiale simile alla gomma.
Il filamento è costituito da un’alternanza di sezioni morbide e dure, che conseguentemente conferiscono al materiale durezza e flessibilità nello stesso momento.
Cosa è lo shore e come influisce sul rendimento del materiale?
Poiché il TPU è un materiale flessibile, è fondamentale conoscere la sua durezza shore.
Ogni materiale ha infatti una durezza shore differente.
| Produttore | Filamento | Durezza Shore |
| Raise3D | Raise3D TPU-95A | Shore A 95 |
| BASF | Ultrafuse TPU 85A | Shore A 85 |
| Polymaker | PolyFlex TPU95 | Shore 95 Shore 90 Shore 95 High Flow |
| BCN3D | TPU 98 | Shore 98 |
| UltiMaker | TPU 95A | Shore A 95 |
Stampare il TPU
Come conservarlo correttamente?
Il TPU è altamente igroscopico, il che significa che assorbe molta umidità dall’ambiente e lo fa molto velocemente.
Quando il materiale si riscalda, le catene polimeriche del TPU si rompono, rendendolo schiumoso e non liscio.
Questo causa intasamenti e varie criticità connesse alle caratteristiche tecniche e meccaniche del componente.
Per i lavori lunghi, è consigliabile inserire alcune bustine di silice essiccante all’interno della bobina in TPU così che non assorba umidità
Questo filamento è sensibile ai raggi UV e si degrada se viene messo alla luce naturale.
Assicurati di conservare correttamente le bobine di TPU in un luogo asciutto e buio, come lo Smart Cabinet di BCN3D.
Quali sono le configurazioni della macchina migliori?
Il TPU è un materiale morbido che, a causa della sua flessibilità, risulta difficile da lavorare, a differenza dei filamenti standard.
Data la sua consistenza, è facilmente soggetto anche a fenomeni di trasudazione.
È necessario allora stampare il TPU a una velocità bassa, tra i 5 e i 30 mm/s, e non aggiungere un raft: è fondamentale che il ritmo di estrusione sia lento e costante, in maniera tale da evitare accumuli e fuoriuscite di materiale.
Il TPU deve essere estruso a una temperatura che oscilla tra i 220 °C e i 245 °C e richiede un nozzle adeguato.
Inoltre, se si abbassa la distanza di retrazione a 2mm e si riduce la velocità di retrazione a 20mm/s, si evitano intasamenti e sottoestrusioni.
Essendo un materiale morbido e flessibile, la stabilità della stampa è a rischio.
Per ottenere risultati migliori in termini di stabilità, si consiglia di utilizzare hotend da 0.8mm o 1mm.
Scegliere la soluzione adatta a stampare il TPU
A differenza di un filamento rigido come il filamento standard PLA, la flessione del TPU richiede una forza minore.
Inoltre, è facilmente soggetto a deformazioni durante l’alimentazione del filamento.
Se il TPU si deforma durante l’alimentazione del filamento, esso non entra nell’hotend e intasa il tubo.
Più il filamento viene alimentato velocemente, più è facile che si inceppi durante l’estrusione.
È consigliabile allora eliminare il margine di manovra in cui il TPU si flette e si inarca, riducendo al minimo l’attrito durante l’alimentazione, minimizzando la distanza di alimentazione e fusione e massimizzando la presa con la modifica delle ruote motrici stesse.
1. Eliminare lo spazio di manovra del TPU
Le stampanti 3D con un foro di ingresso a forma di cuneo installato vicino all’ingranaggio sono l’ideale.
Un foro cuneiforme si adatta strettamente all’apertura, limitando lo spazio in cui il filamento si flette, si inarca e si muove durante l’alimentazione.
Quando il filamento di TPU passa attraverso un foro di ingresso a forma di cuneo, incontra la resistenza dell’hotend e la tensione di compressione è difficile da assorbire per il filamento.
Invece, la sollecitazione si trasforma in attrito e fa avanzare il filamento lungo il tubo.
2. Ridurre al minimo l’attrito di alimentazione
La maggior parte della resistenza esistente durante l’alimentazione deriva dall’attrito tra il filamento e l’interno del tubo di alimentazione.
Gli hotend interamente in metallo hanno generalmente un tubo di alimentazione con una superficie metallica interna non lucidata, che assorbe velocemente il calore. Questo calore causa l’espansione termica del filamento di TPU, aumentando ulteriormente l’attrito di alimentazione.
L’inserimento di un tubo in PTFE consente di ottenere un coefficiente di attrito inferiore e una migliore resistenza al calore del tubo di alimentazione.
Il coefficiente di attrito inferiore riduce l’attrito di alimentazione, mentre la resistenza al calore del tubo in PTFE limita la transizione termica dall’hotend al filamento in TPU, prevenendo così l’espansione termica e l’attrito del filamento in TPU.
3. Ridurre al minimo la distanza di alimentazione tra gli ingranaggi e l’ugello
Poiché l’attrito di alimentazione deriva dal contatto tra il filamento e la superficie interna del tubo di alimentazione, una distanza di alimentazione breve implica una minore area di contatto, riducendo così l’attrito di alimentazione.
Un estrusore con una distanza di alimentazione e fusione più breve tra la ruota motrice e l’hotend è più adatto alla stampa di TPU.
