Haben Sie sich jemals gefragt, warum die 3D-Drucktechnologie an Bedeutung gewinnt und ältere traditionelle Fertigungstechnologien ersetzt?
Wenn Sie versuchen, die Gründe für diesen Wandel aufzulisten, werden Sie mit Sicherheit mit der Individualisierung beginnen. Die Menschen suchen nach Personalisierung. Standardisierung ist ihnen weniger wichtig.
Und gerade aufgrund dieser Verhaltensänderung der Menschen und der Fähigkeit der 3D-Drucktechnologie, das Bedürfnis der Menschen nach Personalisierung durch individuelle Anpassung zu befriedigen, ist sie in der Lage, traditionell auf Standardisierung basierende Fertigungstechnologien zu ersetzen.
Flexibilität ist ein versteckter Faktor hinter dem Wunsch der Menschen nach Personalisierung. Und die Tatsache, dass flexibles 3D-Druckmaterial auf dem Markt verfügbar ist, das es Anwendern ermöglicht, immer flexiblere Teile und funktionale Prototypen zu entwickeln, ist für manche Anwender eine Quelle purer Freude.
3D-gedruckte Mode und 3D-gedruckte Armprothesen sind Beispiele für Anwendungen, bei denen die Flexibilität des 3D-Drucks geschätzt werden sollte.
Der 3D-Druck von Gummi ist ein Bereich, der sich noch in der Forschung befindet und noch entwickelt werden muss. Derzeit gibt es jedoch keine Technologie für den 3D-Druck von Gummi. Bis Gummi vollständig druckbar ist, müssen wir uns mit Alternativen begnügen.
Und laut Forschung sind thermoplastische Elastomere die ähnlichsten Alternativen zu Gummi. Es gibt vier verschiedene Arten flexibler Materialien, die wir in diesem Artikel genauer betrachten werden.
Diese flexiblen 3D-Druckmaterialien heißen TPU, TPC, TPA und Soft-PLA. Wir beginnen mit einer allgemeinen Einführung in flexible 3D-Druckmaterialien.
Welches ist das flexibelste Filament?
Wenn Sie für Ihr nächstes 3D-Druckprojekt flexible Filamente wählen, eröffnen sich Ihnen für Ihre Drucke eine Welt voller unterschiedlicher Möglichkeiten.
Sie können mit Ihrem Flexfilament nicht nur eine Reihe unterschiedlicher Objekte drucken, sondern wenn Sie über einen Drucker mit Doppel- oder Mehrkopfextruder verfügen, können Sie mit diesem Material auch ziemlich erstaunliche Dinge drucken.
Teile und Funktionsprototypen wie maßgeschneiderte Flip-Flops, Stressballköpfe oder einfach Vibrationsdämpfer können mit Ihrem Drucker gedruckt werden.
Wenn Sie entschlossen sind, Flexi-Filament in den Druck Ihrer Objekte einzubinden, werden Sie Ihre Vorstellungen mit Sicherheit so realistisch wie möglich gestalten können.
Angesichts der Vielzahl der heute in diesem Bereich verfügbaren Optionen ist es schwer vorstellbar, wie viel Zeit im Bereich des 3D-Drucks ohne dieses Druckmaterial vergangen ist.
Für die Anwender war das Drucken mit flexiblen Filamenten damals eine echte Herausforderung. Die Schwierigkeit lag an vielen Faktoren, die sich um die Tatsache drehten, dass diese Materialien sehr weich sind.
Aufgrund der Weichheit des flexiblen 3D-Druckmaterials war es riskant, es mit irgendeinem Drucker zu drucken. Stattdessen brauchte man etwas wirklich Zuverlässiges.
Die meisten Drucker hatten damals mit dem Problem des Fadenzieheffekts zu kämpfen. Wenn man damals also etwas ohne jegliche Steifigkeit durch eine Düse schob, bog oder verdrehte es sich und wehrte sich dagegen.
Jeder, der schon einmal damit zu tun hatte, beim Nähen von Stoffen jeglicher Art den Faden aus einer Nadel zu ziehen, kennt dieses Phänomen.
Abgesehen vom Problem des Schubeffekts war die Herstellung weicherer Filamente wie TPE eine wahre Herkulesaufgabe, insbesondere bei guten Toleranzen.
Wenn Sie eine schlechte Toleranz berücksichtigen und mit der Herstellung beginnen, besteht die Möglichkeit, dass das von Ihnen hergestellte Filament einem schlechten Detaillierungsprozess, einem Verklemmen und einem Extrusionsprozess unterzogen werden muss.
Doch die Dinge haben sich geändert. Heute gibt es eine Reihe weicher Filamente, einige davon sogar mit elastischen Eigenschaften und unterschiedlichen Weichheitsgraden. Weiches PLA, TPU und TPE sind einige Beispiele.
Shore-Härte
Dies ist ein gängiges Kriterium, das Sie möglicherweise bei Filamentherstellern neben dem Namen ihres 3D-Druckmaterials finden.
Die Shore-Härte wird als Maß für die Widerstandsfähigkeit eines Materials gegen Eindrücken definiert.
Diese Skala wurde in der Vergangenheit erfunden, als die Menschen keine Referenz hatten, wenn sie über die Härte eines Materials sprachen.
Bevor die Shore-Härte erfunden wurde, mussten die Menschen ihre Erfahrungen nutzen, um anderen die Härte eines Materials zu erklären, mit dem sie experimentiert hatten, anstatt eine Zahl zu nennen.
Dieser Maßstab wird zu einem wichtigen Faktor bei der Überlegung, welches Formmaterial für die Herstellung eines Teils eines funktionsfähigen Prototyps gewählt werden soll.
Wenn Sie beispielsweise zwischen zwei Gummisorten für die Herstellung einer Gipsform einer stehenden Ballerina wählen möchten, sagt Ihnen die Shore-Härte, dass ein Gummi mit einer Shore-Härte von 70 A weniger nützlich ist als ein Gummi mit einer Shore-Härte von 30 A.
Wenn Sie mit Filamenten arbeiten, wissen Sie normalerweise, dass die empfohlene Shore-Härte eines flexiblen Materials zwischen 100 A und 75 A liegt.
Dabei ist es offensichtlich, dass das flexible 3D-Druckmaterial mit einer Shore-Härte von 100A härter ist als das mit 75A.
Was ist beim Kauf eines flexiblen Filaments zu beachten?
Beim Kauf von Filamenten sind verschiedene Faktoren zu berücksichtigen, nicht nur bei flexiblen Filamenten.
Sie sollten von einem zentralen Punkt ausgehen, der für Sie am wichtigsten ist, etwa von der Materialqualität, die zu einem gut aussehenden Teil eines funktionsfähigen Prototyps führt.
Dann sollten Sie über die Zuverlässigkeit der Lieferkette nachdenken, d. h. das Material, das Sie einmal für den 3D-Druck verwenden, sollte kontinuierlich verfügbar sein, da Sie sonst am Ende ein begrenztes 3D-Druckmaterial verwenden würden.
Nachdem Sie diese Faktoren berücksichtigt haben, sollten Sie auf hohe Elastizität und eine große Farbvielfalt achten. Denn nicht jedes flexible 3D-Druckmaterial ist in der gewünschten Farbe erhältlich.
Nachdem Sie alle diese Faktoren berücksichtigt haben, können Sie den Kundenservice und den Preis des Unternehmens im Vergleich zu anderen Unternehmen auf dem Markt berücksichtigen.
Wir listen nun einige der Materialien auf, die Sie zum Drucken eines flexiblen Teils oder eines funktionalen Prototyps auswählen können.
Liste flexibler 3D-Druckmaterialien
Alle unten genannten Materialien weisen einige grundlegende Eigenschaften auf, z. B. sind sie von Natur aus flexibel und weich. Die Materialien verfügen über eine ausgezeichnete Ermüdungsbeständigkeit und gute elektrische Eigenschaften.
Sie verfügen über eine außergewöhnliche Schwingungsdämpfung und Schlagfestigkeit. Diese Materialien sind chemikalien- und witterungsbeständig und weisen eine gute Reiß- und Abriebfestigkeit auf.
Alle sind recycelbar und verfügen über eine gute Stoßdämpfung.
Druckervoraussetzungen für den Druck mit flexiblen 3D-Druckmaterialien
Es gibt einige Standardwerte, auf die Sie Ihren Drucker einstellen müssen, bevor Sie mit diesen Materialien drucken.
Der Extrudertemperaturbereich Ihres Druckers sollte zwischen 210 und 260 Grad Celsius liegen, während der Betttemperaturbereich je nach Glasübergangstemperatur des Materials, das Sie drucken möchten, zwischen Umgebungstemperatur und 110 Grad Celsius liegen sollte.
Die empfohlene Druckgeschwindigkeit beim Drucken mit flexiblen Materialien kann zwischen fünf Millimetern pro Sekunde und dreißig Millimetern pro Sekunde liegen.
Das Extrudersystem Ihres 3D-Druckers sollte über einen Direktantrieb verfügen und für eine schnellere Nachbearbeitung der von Ihnen hergestellten Teile und Funktionsprototypen empfiehlt sich ein Kühllüfter.
Herausforderungen beim Drucken mit diesen Materialien
Natürlich gibt es einige Punkte, die Sie vor dem Drucken mit diesen Materialien beachten müssen, basierend auf den Schwierigkeiten, mit denen Benutzer in der Vergangenheit konfrontiert waren.
-Thermoplastische Elastomere werden von den Extrudern des Druckers bekanntermaßen schlecht verarbeitet.
- Sie absorbieren Feuchtigkeit. Rechnen Sie also damit, dass Ihr Druck größer wird, wenn das Filament nicht richtig gelagert wird.
-Thermoplastische Elastomere reagieren empfindlich auf schnelle Bewegungen und können sich daher beim Durchschieben durch den Extruder verziehen.
TPU
TPU steht für thermoplastisches Polyurethan. Es ist auf dem Markt sehr beliebt, daher ist die Wahrscheinlichkeit hoch, dass Sie beim Kauf flexibler Filamente im Vergleich zu anderen Filamenten häufig auf dieses Material stoßen.
Es ist auf dem Markt für seine größere Steifigkeit und die leichtere Extrusionsmöglichkeit als andere Filamente bekannt.
Dieses Material weist eine gute Festigkeit und hohe Haltbarkeit auf. Es verfügt über einen hohen Elastizitätsbereich in der Größenordnung von 600 bis 700 Prozent.
Die Shore-Härte dieses Materials reicht von 60 A bis 55 D. Es ist hervorragend bedruckbar und halbtransparent.
Seine chemische Beständigkeit gegenüber natürlichen Fetten und Ölen macht es besser für den Einsatz mit 3D-Druckern geeignet. Dieses Material weist eine hohe Abriebfestigkeit auf.
Es wird empfohlen, beim Drucken mit TPU die Temperatur Ihres Druckers zwischen 210 und 230 Grad Celsius und die Temperatur des Betts zwischen unbeheizter Temperatur und 60 Grad Celsius zu halten.
Die Druckgeschwindigkeit sollte, wie oben erwähnt, zwischen fünf und dreißig Millimetern pro Sekunde liegen, während für die Betthaftung die Verwendung von Kapton oder Malerband empfohlen wird.
Der Extruder sollte ein Direktantrieb sein und der Kühllüfter wird zumindest für die ersten Schichten dieses Druckers nicht empfohlen.
TPC
Sie stehen für thermoplastische Copolyester. Chemisch gesehen handelt es sich um Polyetherester, die eine abwechselnde Sequenz zufälliger Längen von entweder lang- oder kurzkettigen Glykolen aufweisen.
Die harten Segmente dieses Teils sind kurzkettige Estereinheiten, während die weichen Segmente normalerweise aliphatische Polyether und Polyesterglykole sind.
Da dieses flexible 3D-Druckmaterial als technisches Material gilt, sieht man es nicht so häufig wie TPU.
TPC hat eine geringe Dichte mit einem Elastizitätsbereich von 300 bis 350 Prozent. Die Shore-Härte liegt zwischen 40 und 72 D.
TPC weist eine gute Chemikalienbeständigkeit und hohe Festigkeit bei guter thermischer Stabilität und Temperaturbeständigkeit auf.
Beim Drucken mit TPC wird empfohlen, die Temperatur im Bereich von 220 bis 260 Grad Celsius, die Betttemperatur im Bereich von 90 bis 110 Grad Celsius und den Druckgeschwindigkeitsbereich im gleichen Bereich wie bei TPU zu halten.
TPA
Das chemische Copolymer aus TPE und Nylon mit dem Namen Thermoplastisches Polyamid ist eine Kombination aus der glatten und glänzenden Textur von Nylon und der Flexibilität, die ein Vorteil von TPE ist.
Es verfügt über eine hohe Flexibilität und Elastizität im Bereich von 370 bis 497 Prozent, bei einer Shore-Härte im Bereich von 75 bis 63 A.
Es ist außergewöhnlich langlebig und weist eine Bedruckbarkeit auf, die der von TPC entspricht. Es verfügt über eine gute Hitzebeständigkeit sowie Schichthaftung.
Die Extrudertemperatur des Druckers sollte beim Drucken dieses Materials im Bereich von 220 bis 230 Grad Celsius liegen, während die Betttemperatur im Bereich von 30 bis 60 Grad Celsius liegen sollte.
Die Druckgeschwindigkeit Ihres Druckers kann der empfohlenen Geschwindigkeit beim Drucken von TPU und TPC entsprechen.
Die Betthaftung des Druckers sollte auf PVA basieren und das Extrudersystem kann sowohl ein Direktantrieb als auch ein Bowden sein.
Veröffentlichungszeit: 10. Juli 2023