Přemýšleli jste někdy nad tím, proč technologie 3D tisku získává na síle a nahrazuje starší tradiční výrobní technologie?
Pokud se pokusíte vyjmenovat důvody, proč k této transformaci dochází, seznam s největší pravděpodobností začne personalizací. Lidé hledají personalizaci. Méně se zajímají o standardizaci.
A právě díky tomuto posunu v chování lidí a schopnosti technologie 3D tisku uspokojit potřebu lidí po personalizaci prostřednictvím přizpůsobení je schopna nahradit tradičně standardizované výrobní technologie.
Flexibilita je skrytým faktorem, který stojí za hledáním personalizace pro lidi. A skutečnost, že na trhu je k dispozici flexibilní 3D tiskový materiál, který uživatelům umožňuje vyvíjet stále více flexibilních dílů a funkčních prototypů, je pro některé uživatele zdrojem čisté blaženosti.
3D tištěná móda a 3D tištěné protézy paží jsou příklady aplikací, kde je třeba ocenit flexibilitu 3D tisku.
3D tisk pryže je oblast, která je stále ve fázi výzkumu a dosud se rozvíjí. Prozatím však nemáme technologii 3D tisku pryže, a dokud nebude pryž plně tisknutelná, budeme se muset vypořádat s alternativami.
A podle výzkumu se nejbližší alternativou ke kaučuku rozumí termoplastické elastomery. Existují čtyři různé typy flexibilních materiálů, které se v tomto článku podrobněji podíváme.
Tyto flexibilní materiály pro 3D tisk se nazývají TPU, TPC, TPA a Soft PLA. Začneme stručným popisem flexibilních materiálů pro 3D tisk obecně.
Jaké je nejflexibilnější vlákno?
Výběr flexibilních filamentů pro váš další 3D tiskový projekt vám otevře svět různých možností pro vaše tisky.
S flexibilním filamentem můžete nejen tisknout řadu různých objektů, ale pokud máte tiskárnu s dvojitou nebo vícehlavou extruderem, můžete s tímto materiálem tisknout i docela úžasné věci.
Díly a funkční prototypy, jako jsou zakázkové žabky, protiproudé hlavice nebo jednoduše tlumiče vibrací, lze vytisknout pomocí vaší tiskárny.
Pokud jste odhodláni začlenit Flexi filament do tisku vašich objektů, zaručeně se vám podaří proměnit vaše představy v realitu.
Vzhledem k tolika možnostem, které jsou dnes v této oblasti k dispozici, by bylo těžké si představit dobu, která již v oblasti 3D tisku uplynula bez tohoto tiskového materiálu.
Pro uživatele byl tisk s flexibilními filamenty tehdy otravou. Tato bolest byla způsobena mnoha faktory, které se točily kolem jednoho společného faktu, že tyto materiály jsou velmi měkké.
Měkkost flexibilního materiálu pro 3D tisk znemožňovala jejich tisk na jakékoli tiskárně, místo toho bylo potřeba něco opravdu spolehlivého.
Většina tiskáren se v té době potýkala s problémem protlačování struny, takže kdykoli jste něco, co v té době nebylo dostatečně pevné, protlačilo tryskou, ohýbalo se, kroutilo a naráželo do ní.
Každý, kdo zná proces vytahování nitě z jehly při šití jakéhokoli druhu látky, se s tímto jevem dokáže ztotožnit.
Kromě problému s tlakovým efektem byla výroba měkčích filamentů, jako je TPE, velmi herkulovským úkolem, zejména s ohledem na dobré tolerance.
Pokud vezmete v úvahu špatnou toleranci a začnete s výrobou, existuje pravděpodobnost, že vámi vyrobený filament bude muset projít procesem špatného detailování, zasekávání a extruze.
Ale věci se změnily a v současné době existuje řada měkkých filamentů, některé z nich dokonce s elastickými vlastnostmi a různou úrovní měkkosti. Mezi příklady patří měkký PLA, TPU a TPE.
Tvrdost Shore
Toto je běžné kritérium, které můžete vidět u výrobců filamentů, kteří jej uvádějí vedle názvu svého 3D tiskového materiálu.
Tvrdost Shore je definována jako míra odolnosti každého materiálu vůči vtlačení.
Tato stupnice byla vynalezena v minulosti, kdy lidé neměli žádný vztah k tvrdosti jakéhokoli materiálu.
Než byla vynalezena tvrdost podle Shorea, museli lidé k vysvětlení tvrdosti materiálu, na kterém experimentovali, používat své zkušenosti, místo aby uváděli číslo.
Toto měřítko se stává důležitým faktorem při zvažování, jaký materiál formy zvolit pro výrobu součásti funkčního prototypu.
Například, pokud si chcete vybrat mezi dvěma gumami pro výrobu sádrové formy stojící baletky, tvrdost podle Shorea by vám řekla, že máte gumu s krátkou tvrdostí 70 A, která je méně užitečná než guma s tvrdostí podle Shorea 30 A.
Při práci s filamenty obvykle víte, že doporučená tvrdost Shore pro flexibilní materiál se pohybuje od 100 A do 75 A.
Přičemž je zřejmé, že flexibilní 3D tiskový materiál s tvrdostí Shore 100 A by byl tvrdší než materiál s tvrdostí 75 A.
Na co se zaměřit při nákupu flexibilního filamentu?
Při nákupu jakéhokoli filamentu, nejen flexibilního, je třeba zvážit různé faktory.
Měli byste začít od ústředního bodu, který je pro vás nejdůležitější, například od kvality materiálu, která povede k dobře vypadající části funkčního prototypu.
Pak byste měli přemýšlet o spolehlivosti v dodavatelském řetězci, tj. materiál, který jednou použijete pro 3D tisk, by měl být neustále k dispozici, jinak byste nakonec spotřebovali omezené množství materiálu pro 3D tisk.
Po zvážení těchto faktorů byste měli zvážit vysokou elasticitu a širokou škálu barev. Ne každý flexibilní materiál pro 3D tisk bude totiž k dispozici v barvě, ve které si ho přejete koupit.
Po zvážení všech těchto faktorů můžete zvážit zákaznický servis a cenu společnosti v porovnání s jinými společnostmi na trhu.
Nyní uvedeme některé materiály, které si můžete vybrat pro tisk flexibilního dílu nebo funkčního prototypu.
Seznam flexibilních materiálů pro 3D tisk
Všechny níže uvedené materiály mají určité základní vlastnosti, jako je pružnost a měkkost. Materiály mají vynikající odolnost proti únavě a dobré elektrické vlastnosti.
Mají mimořádné tlumení vibrací a rázovou houževnatost. Tyto materiály vykazují odolnost vůči chemikáliím a povětrnostním vlivům a mají dobrou odolnost proti roztržení a oděru.
Všechny jsou recyklovatelné a mají dobrou tlumící schopnost.
Předpoklady tiskárny pro tisk s flexibilními 3D tiskovými materiály
Před tiskem s těmito materiály je třeba dodržovat určitá standardní pravidla.
Teplotní rozsah extruderu vaší tiskárny by se měl pohybovat mezi 210 a 260 stupni Celsia, zatímco teplota lože by se měla pohybovat od okolní teploty do 110 stupňů Celsia v závislosti na teplotě skelného přechodu materiálu, který chcete tisknout.
Doporučená rychlost tisku při tisku s flexibilními materiály se může pohybovat od pěti milimetrů za sekundu do třiceti milimetrů za sekundu.
Extruderový systém vaší 3D tiskárny by měl mít přímý pohon a doporučuje se mít chladicí ventilátor pro rychlejší následné zpracování dílů a funkčních prototypů, které vyrábíte.
Problémy při tisku s těmito materiály
Samozřejmě existují určité body, které je třeba před tiskem s těmito materiály zvážit, a to na základě obtíží, se kterými se uživatelé v minulosti setkali.
-Je známo, že termoplastické elastomery se špatně ovládají extrudery tiskárny.
-Absorbují vlhkost, takže pokud filament není správně skladován, počítejte s tím, že se váš tisk zvětší.
Termoplastické elastomery jsou citlivé na rychlé pohyby, takže se při průchodu extruderem mohou zkroutit.
TPU
TPU je zkratka pro termoplastický polyuretan. Na trhu je velmi oblíbený, takže při nákupu flexibilních filamentů je vysoká pravděpodobnost, že se s tímto materiálem setkáte častěji než s jinými filamenty.
Na trhu je známý svou větší tuhostí a snadnějším vytlačováním než jiné filamenty.
Tento materiál má slušnou pevnost a vysokou odolnost. Má vysoký rozsah pružnosti v řádu 600 až 700 procent.
Tvrdost Shore tohoto materiálu se pohybuje od 60 A do 55 D. Má vynikající potisknutelnost a je poloprůhledný.
Jeho chemická odolnost vůči tukům a olejům ho činí vhodnějším pro použití s 3D tiskárnami. Tento materiál má vysokou odolnost proti oděru.
Při tisku s TPU se doporučuje udržovat teplotu tiskárny v rozmezí 210 až 230 stupňů Celsia a teplotu podložky v rozmezí od nevyhřívaného stavu až do 60 stupňů Celsia.
Rychlost tisku, jak je uvedeno výše, by se měla pohybovat mezi pěti a třiceti milimetry za sekundu, zatímco pro přilnavost k podložce se doporučuje použít kaptonovou nebo malířskou pásku.
Extruder by měl mít přímý pohon a chladicí ventilátor se nedoporučuje alespoň pro první vrstvy této tiskárny.
TPC
Jsou to zkratky pro termoplastický kopolyester. Chemicky se jedná o polyetherestery, které mají střídavou náhodnou sekvenci glykolů s dlouhým nebo krátkým řetězcem.
Tvrdé segmenty této části jsou esterové jednotky s krátkým řetězcem, zatímco měkké segmenty jsou obvykle alifatické polyethery a polyesterglykoly.
Protože je tento flexibilní materiál pro 3D tisk považován za materiál technické kvality, není to něco, co byste viděli tak často jako TPU.
TPC má nízkou hustotu s elastickým rozsahem 300 až 350 procent. Jeho tvrdost Shore se pohybuje od 40 do 72 D.
TPC vykazuje dobrou odolnost vůči chemikáliím a vysokou pevnost s dobrou tepelnou stabilitou a teplotní odolností.
Při tisku s TPC se doporučuje udržovat teplotu v rozmezí 220 až 260 stupňů Celsia, teplotu podložky v rozmezí 90 až 110 stupňů Celsia a rychlost tisku stejnou jako u TPU.
TPA
Chemický kopolymer TPE a nylonu s názvem termoplastický polyamid je kombinací hladké a lesklé textury nylonu a flexibility, která je výhodou TPE.
Má vysokou flexibilitu a elasticitu v rozmezí 370 až 497 procent s tvrdostí Shore v rozmezí 75 až 63 Å.
Je mimořádně odolný a vykazuje potisknutelnost na stejné úrovni jako TPC. Má dobrou tepelnou odolnost a také přilnavost vrstev.
Teplota extruderu tiskárny při tisku na tento materiál by se měla pohybovat v rozmezí 220 až 230 stupňů Celsia, zatímco teplota podložky by se měla pohybovat v rozmezí 30 až 60 stupňů Celsia.
Rychlost tisku vaší tiskárny může být stejná, jako je doporučeno při tisku TPU a TPC.
Přilnavost tiskárny k podložce by měla být na bázi PVA a extruderový systém může být s přímým pohonem i s Bowdenem.
Čas zveřejnění: 10. července 2023