Haben Sie sich jemals gefragt, warum die 3D-Drucktechnologie an Bedeutung gewinnt und ältere traditionelle Fertigungstechnologien ersetzt?
Wenn Sie versuchen, die Gründe für diese Transformation aufzulisten, beginnt die Liste mit Sicherheit mit der Anpassung. Menschen suchen nach Personalisierung. Sie sind weniger an Standardisierung interessiert.
Und 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 bei der Suche nach Personalisierung. Und die Tatsache, dass es auf dem Markt flexibles 3D-Druckmaterial gibt, mit dem Benutzer immer flexiblere Teile und funktionale Prototypen entwickeln können, ist für einige Benutzer eine Quelle purer Glückseligkeit.
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 noch erforscht und noch entwickelt werden muss. Aber im Moment verfügen wir nicht über die 3D-Drucktechnologie für Gummi. Bis Gummi vollständig druckbar wird, müssten wir mit Alternativen auskommen.
Und laut Untersuchungen sind thermoplastische Elastomere die nächstliegende Alternative zu Gummi. Es gibt vier verschiedene Arten flexibler Materialien, die wir in diesem Artikel ausführlich betrachten werden.
Diese flexiblen 3D-Druckmaterialien heißen TPU, TPC, TPA und Soft PLA. Zunächst geben wir Ihnen einen kurzen Überblick über flexible 3D-Druckmaterialien im Allgemeinen.
Was ist das flexibelste Filament?
Die Wahl flexibler Filamente für Ihr nächstes 3D-Druckprojekt eröffnet Ihnen eine Welt voller unterschiedlicher Möglichkeiten für Ihre Drucke.
Sie können mit Ihrem Flexfilament nicht nur eine Reihe verschiedener Objekte drucken, sondern auch, wenn Sie einen Doppel- oder Mehrkopf-Extruder mit Drucker haben, können Sie mit diesem Material ziemlich erstaunliche Dinge drucken.
Teile und funktionale Prototypen wie maßgeschneiderte Flip-Flops, Stress-Kugelköpfe oder einfach Vibrationsdämpfer können mit Ihrem Drucker gedruckt werden.
Wenn Sie entschlossen sind, Flexi-Filament in den Druck Ihrer Objekte einzubeziehen, wird es Ihnen mit Sicherheit gelingen, Ihre Vorstellungen der Realität am nächsten zu bringen.
Bei so vielen Optionen, die heutzutage in diesem Bereich zur Verfügung stehen, kann man sich kaum vorstellen, wie viel Zeit ohne dieses Druckmaterial im Bereich des 3D-Drucks bereits vergangen ist.
Für Anwender war das Drucken mit flexiblen Filamenten damals eine Qual. Der Schmerz war auf viele Faktoren zurückzuführen, die auf der gemeinsamen Tatsache beruhten, dass diese Materialien sehr weich sind.
Die Weichheit des flexiblen 3D-Druckmaterials machte es riskant, es mit jedem Drucker zu drucken, stattdessen brauchte man etwas wirklich Zuverlässiges.
Die meisten Drucker hatten damals mit dem Problem des Druckfadeneffekts zu kämpfen, d.
Jeder, der es kennt, beim Nähen von Stoffen jeglicher Art Faden aus einer Nadel zu gießen, kann dieses Phänomen nachvollziehen.
Abgesehen von der Problematik des Push-Effekts war die Herstellung weicherer Filamente wie TPE eine sehr herkulische Aufgabe, insbesondere bei guten Toleranzen.
Wenn Sie eine schlechte Toleranz in Betracht ziehen und mit der Herstellung beginnen, besteht die Möglichkeit, dass das von Ihnen hergestellte Filament möglicherweise einer schlechten Detaillierung, Verklemmung und Extrusion unterzogen werden muss.
Doch das hat sich geändert: Mittlerweile gibt es eine Reihe weicher Filamente, teilweise sogar mit elastischen Eigenschaften und unterschiedlicher Weichheit. Beispiele hierfür sind weiches PLA, TPU und TPE.
Shore-Härte
Dies ist ein häufiges Kriterium, das Sie möglicherweise bei Filamentherstellern sehen, die neben dem Namen ihres 3D-Druckmaterials erwähnen.
Die Shore-Härte ist definiert als das Maß für die Widerstandsfähigkeit jedes Materials gegenüber Eindrücken.
Diese Skala wurde in der Vergangenheit erfunden, als die Menschen noch keinen Bezugspunkt hatten, wenn sie über die Härte eines Materials sprachen.
Bevor die Shore-Härte erfunden wurde, mussten die Menschen ihre Erfahrungen anderen gegenüber nutzen, um die Härte eines Materials, mit dem sie experimentiert hatten, zu erklären, 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 ausgewählt werden soll.
Wenn Sie beispielsweise zwischen zwei Kautschuken für die Herstellung einer Gipsform für eine stehende Ballerina wählen möchten, würde Ihnen die Shore-Härte sagen, dass ein Kautschuk mit einer kurzen Härte von 70 A weniger nützlich ist als Kautschuk 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 wäre das flexible 3D-Druckmaterial mit einer Shore-Härte von 100A offensichtlich härter als das mit 75A.
Was ist beim Kauf eines flexiblen Filaments zu beachten?
Beim Kauf eines Filaments sind verschiedene Faktoren zu berücksichtigen, nicht nur bei flexiblen.
Sie sollten von einem zentralen Punkt ausgehen, der für Sie am wichtigsten ist, etwa 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, andernfalls würden Sie am Ende kein begrenztes Ende des 3D-Druckmaterials verwenden.
Nachdem Sie über diese Faktoren nachgedacht haben, sollten Sie über eine hohe Elastizität und eine große Farbvielfalt nachdenken. Denn nicht jedes flexible 3D-Druckmaterial ist in der Farbe erhältlich, in der Sie es kaufen möchten.
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 werden nun einige der Materialien auflisten, die Sie für den Druck eines flexiblen Teils oder eines Funktionsprototyps auswählen können.
Liste flexibler 3D-Druckmaterialien
Alle unten genannten Materialien haben einige grundlegende Eigenschaften, wie zum Beispiel, dass sie von Natur aus flexibel und weich sind. Die Materialien weisen eine ausgezeichnete Ermüdungsbeständigkeit und gute elektrische Eigenschaften auf.
Sie verfügen über eine außergewöhnliche Vibrationsdämpfung und Schlagfestigkeit. Diese Materialien sind chemikalien- und witterungsbeständig und verfügen über eine gute Reiß- und Abriebfestigkeit.
Alle sind recycelbar und verfügen über eine gute Stoßdämpfung.
Druckervoraussetzungen für den Druck mit flexiblen 3D-Druckmaterialien
Es gibt einige Standards, nach denen 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 Druckbetttemperaturbereich zwischen Umgebungstemperatur und 110 Grad Celsius liegen sollte, abhängig von der Glasübergangstemperatur des Materials, das Sie drucken möchten.
Die empfohlene Druckgeschwindigkeit beim Drucken mit flexiblen Materialien kann zwischen fünf und dreißig Millimetern pro Sekunde liegen.
Das Extrudersystem Ihres 3D-Druckers sollte ein Direktantrieb sein und es wird empfohlen, über einen Kühlventilator zu verfügen, um eine schnellere Nachbearbeitung der von Ihnen hergestellten Teile und Funktionsprototypen zu ermöglichen.
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 zuvor konfrontiert waren.
-Es ist bekannt, dass thermoplastische Elastomere von den Extrudern des Druckers schlecht verarbeitet werden.
-Sie absorbieren Feuchtigkeit. Wenn das Filament nicht ordnungsgemäß gelagert wird, kann es daher vorkommen, dass Ihr Druck größer wird.
-Thermoplastische Elastomere reagieren empfindlich auf schnelle Bewegungen und können sich beim Durchführen des Extruders verbiegen.
TPU
TPU steht für thermoplastisches Polyurethan. Da es auf dem Markt sehr beliebt ist, besteht beim Kauf von flexiblen Filamenten eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass Sie im Vergleich zu anderen Filamenten häufig auf dieses Material stoßen.
Es ist auf dem Markt dafür bekannt, dass es eine größere Steifigkeit aufweist und sich leichter extrudieren lässt als andere Filamente.
Dieses Material hat eine gute Festigkeit und eine hohe Haltbarkeit. Es verfügt über einen hohen Elastizitätsbereich in der Größenordnung von 600 bis 700 Prozent.
Die Shore-Härte dieses Materials liegt zwischen 60 A und 55 D. Es lässt sich hervorragend bedrucken und ist halbtransparent.
Aufgrund seiner chemischen Beständigkeit gegenüber Fetten in der Natur und Ölen eignet es sich besser für die Verwendung mit 3D-Druckern. Dieses Material weist eine hohe Abriebfestigkeit auf.
Es wird empfohlen, den Temperaturbereich Ihres Druckers zwischen 210 und 230 Grad Celsius und das Bett zwischen unbeheizter Temperatur und 60 Grad Celsius zu halten, während Sie mit TPU drucken.
Die Druckgeschwindigkeit sollte, wie oben erwähnt, zwischen fünf und dreißig Millimetern pro Sekunde liegen. Für die Druckbetthaftung empfiehlt sich die Verwendung von Kapton- oder Malerband.
Der Extruder sollte ein Direktantrieb sein und der Kühlventilator wird zumindest für die ersten Schichten dieses Druckers nicht empfohlen.
TPC
Sie stehen für thermoplastisches Copolyester. Chemisch gesehen handelt es sich um Polyetherester, die eine abwechselnde zufällige Längenfolge lang- oder kurzkettiger Glykole aufweisen.
Die harten Segmente dieses Teils sind kurzkettige Estereinheiten, während die weichen Segmente meist aliphatische Polyether und Polyesterglykole sind.
Da dieses flexible 3D-Druckmaterial als technisches Material gilt, sieht man es nicht so oft wie TPU.
TPC hat eine geringe Dichte mit einem elastischen Bereich von 300 bis 350 Prozent. Seine 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 Druckbetttemperatur im Bereich von 90 bis 110 Grad Celsius und die Druckgeschwindigkeit auf dem gleichen Niveau wie bei TPU zu halten.
TPA
Das chemische Copolymer aus TPE und Nylon namens Thermoplastisches Polyamid ist eine Kombination aus der glatten und glänzenden Textur von Nylon und der Flexibilität, die ein Segen von TPE ist.
Es verfügt über eine hohe Flexibilität und Elastizität im Bereich von 370 und 497 Prozent, bei einer Shore-Härte im Bereich von 75 und 63 A.
Es ist außergewöhnlich langlebig und weist eine Bedruckbarkeit auf dem gleichen Niveau wie TPC auf. 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 Druckbetttemperatur im Bereich von 30 bis 60 Grad Celsius liegen sollte.
Die Druckgeschwindigkeit Ihres Druckers kann mit der beim Drucken von TPU und TPC empfohlenen Geschwindigkeit übereinstimmen.
Die Betthaftung des Druckers sollte auf PVA basieren und das Extrudersystem kann sowohl ein Direktantrieb als auch ein Bowden-Extrudersystem sein.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 10. Juli 2023