Ein großer Teil der Drucke aus 3D-Druckern sind starre Modelle, die feste Abmessungen einhalten müssen. Dies ist zum Beispiel für Prototypen im Maßstab 1:1 wichtig, aber auch für verschiedene Arten von Gehäusen oder Teilen mechanischer Systeme, die in das übrige System passen müssen. In manchen Fällen benötigen Designer jedoch ein Filament, das nicht starr und biegefest ist, sondern im Gegenteil flexibel ist, sich verformt und in seine ursprüngliche Form zurückkehrt. Für solche Drucke sind TPU-Filamente von unschätzbarem Wert, die wir in unserem Artikel ausführlicher vorstellen.
TPU als Kunststoff
Thermoplastisches Polyurethan (kurz: TPU) wird in vielen industriellen Anwendungen eingesetzt. Mikroskopisch gesehen besteht dieser flexible Kunststoff aus zwei Arten von Strukturen: lange, verformbare ‘weiche’ Ketten und kürzere, stark polarisierte ‘harte’ Ketten. Diese bilden eigentlich eine kristalline Struktur. Wenn TPU jedoch erhitzt wird, ändert das kristalline ‘Netzwerk’ seine Eigenschaften und Polyurethan lässt sich sehr leicht formen. Daher wird das Material in der Automobilindustrie, bei der Herstellung von Sportzubehör, Werkzeugen, medizinischen Geräten oder bei der Glaslaminierung verwendet. Wenn TPU-Folie aufgebracht wird, werden Glas und Spiegel bruch- und stoßfester. Wir kommen jeden Tag in unserem Leben mit Polyurethan in Berührung. Denn es ist einer der beliebtesten Rohstoffe für die Herstellung von… Mobiltelefonhüllen. Die “Gummi”-Hüllen, in die wir unsere Smartphones stecken, bestehen meist aus TPU.
Wichtige Eigenschaften von TPU-Filamenten
Thermoplastisches Polyurethan, das als Verbrauchsmaterial für 3D-Drucker verwendet wird, ermöglicht es Designern, flexible Komponenten für mechanische Systeme und maßstabsgetreue Strukturen herzustellen. TPU-Filamente ähneln Gummi. Sie garantieren eine hohe Flexibilität, und die daraus hergestellten Teile kehren nach dem Zusammendrücken leicht in ihre ursprüngliche Form zurück. Modelle, die aus TPU-Filamenten gedruckt werden, sind abriebfest und zeigen eine hohe Beständigkeit bei Kontakt mit vielen Chemikalien – insbesondere Ölen und Fetten. Sie halten wechselnden Wetterbedingungen sehr gut stand. Modelle aus thermoplastischem Polyurethan werden durch Stöße nicht beschädigt. Sie haben auch die Fähigkeit, Vibrationen und Stöße zu dämpfen (was TPU-Filamente dem Gummi noch ähnlicher macht).
3D-Druck mit TPU-Filamenten
Wenn Sie sich entscheiden, mit TPU-Filamenten zu drucken, müssen Sie ein paar grundlegende Dinge beachten. Die erste ist die Wahl des richtigen 3D-Druckers – er muss für diese Art von Material geeignet sein. Die meisten Druckgeräte aus dem Amateur- oder semiprofessionellen Bereich sind mit Bowden-Extrudern ausgestattet, d.h. mit einem Rohr, das die Kunststofffaser führt. Leider kann es bei solchen Konstruktionen vorkommen, dass das TPU-Filament beim Versuch, es durch den Teflonschlauch zu bewegen, einen zu großen Widerstand leistet, der verhindert, dass das Filament kontinuierlich der Düse zugeführt wird. Daher müssen Sie prüfen, ob ein bestimmtes 3D-Druckermodell die Verwendung von flexiblem Polyurethan erlaubt.
Die Funktionalität der Maschine selbst muss jedoch Hand in Hand mit der Erfahrung des Bedieners gehen. Vieles hängt von den eingestellten Druckparametern ab. TPU-Filamente erfordern in der Regel eine Beheizung der Düse auf 210 – 240 °C und des Arbeitstisches auf ca. 20 – 80 °C. Die genauen Werte müssen manchmal experimentell ermittelt werden. Eine weitere Voraussetzung ist, dass Sie eine niedrigere 3D-Druckgeschwindigkeit einstellen – es muss länger dauern, ein Modell aus TPU-Filamenten zu erstellen. Das liegt daran, dass sonst die Gefahr besteht, dass die Düse beginnt, die aufgetragene Schicht “mitzuziehen”.
Ein gut geplanter Prozess revanchiert sich mit einem solide gefertigten Modell mit perfekt haftenden Schichten.
Filamente für den 3D-Druck
Zusammenfassung
TPU-Filamente sind ein wahr gewordener Traum für viele Designer. Dank der Verwendung dieses Kunststoffs können sie genau zugeschnittene Details aus einem gummiartigen Material herstellen. Sie können problemlos die erforderlichen Dichtungen, Reifen, Stoßstangen oder Abdeckungen und sogar flexible Gehäuseteile herstellen. TPU-Filamente für 3D-Drucker erfordern viel Geschick bei der Auswahl der Parameter (wie Temperatur oder Druckgeschwindigkeit); oft auch sorgfältiges Testen von Varianten. Wenn der Drucker für die Arbeit mit TPU-Filamenten geeignet ist und der Bediener die Planung des Prozesses beherrscht, eröffnen sich für den Designer große Möglichkeiten.
