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Come stampare con filamenti flessibili (filamenti TPU)

26. 07. 2022

I filamenti di TPU sono fondamentalmente dei materiali plastici con caratteristiche analoghe alla gomma, e ciò li rende estremamente flessibili e resistenti. I filamenti flessibili vengono comunemente utilizzati per produrre elettrodomestici, giocattoli, cover per telefoni, articoli indossabili come braccialetti, parti di automobili e materiale medico. Se vuoi stampare in 3d un oggetto che deve piegarsi, allungarsi o comprimersi, questo filamento TPU per stampante 3D dovrebbe essere all'altezza del compito.

I designer e gli ingegneri sfruttano quotidianamente la flessibilità dei filamenti flessibili e li usano per creare forme elastiche e prototipi.

La stampa di filamenti TPU e di altri materiali flessibili può essere un po' impegnativa per chi è alle prime armi con la stampa 3D, dato che non sono così facili da usare come altri filamenti. Con le giuste istruzioni chiunque può ottenere i risultati desiderati, ecco perché abbiamo preparato alcuni suggerimenti su come stampare i filamenti TPU.

Cosa sono i filamenti flessibili?

I filamenti flessibili sono materiali che coniugano le proprietà della plastica rigida e della gomma. Questo mix è conosciuto come elastomero termoplastico (TPE). Questi elastomeri termoplastici simili alla gomma possono essere girati e allungati senza rompersi, analogamente a come si comporta la gomma.

Alcuni filamenti flessibili sono più elastici di altri e sono tutti disponibili in diverse tipologie. Il più conosciuto è il poliuretano termoplastico (TPU). Il filamento TPU è leggermente più rigido, il che è una caratteristica importante nel settore della stampa 3D perché significa che è più facile da stampare in 3D. È anche un po' più resistente e può conservare meglio la sua elasticità al freddo. La resistenza all'usura del filamento TPU è migliore del 20% rispetto al filamento ABS e del 70% rispetto al filamento PLA.

Pro e Contro dei Filamenti Flessibili

Pro

  • Ottima elasticità - È ideale per chi cerca un filamento che possa essere piegato, allungato e manipolato.
  • Resistenza agli impatti - I prodotti stampati dai filamenti flessibili solitamente non risentono in modo significativo degli impatti.
  • Vibrazioni ridotte - I materiali che hanno proprietà simili alla gomma attutiscono le vibrazioni, cosa che li rende ideali per le parti industriali o meccaniche.

Contro

  • Stamparlo è più difficile. Serve un po' di tempo per abituarsi alle caratteristiche del filamento TPU se sei abituato al filamento PLA. Tende a stringere, il che rende le stampe decorative più difficili. Le sporgenze sono piuttosto difficili da integrare in maniera uniforme.
  • Assorbe l'umidità - il filamento è particolarmente igroscopico; è importantissimo asciugarlo con un essiccatore di filamenti prima di ogni utilizzo
  • Post-elaborazione. Le stampe ottenute con il TPU di solito offrono meno opzioni nella fase di post-elaborazione.

Applicazioni Comuni dei Filamenti Flessibili

I materiali TPU possono essere utilizzati in svariati modi. Tra questi ci sono;

  • Test di Idoneità e Prototipazione funzionale. Le parti o i prodotti creati con proprietà elastiche possono essere testati per verificare la flessibilità nella vita reale.
  • Strumenti personalizzati. Si possono creare utensili con parti duttili con filamenti flessibili, come parti per il grip o maniglie
  • Progettato per l'uso finale. Alcune parti possono essere utilizzate normalmente o come pezzi di ricambio grazie alle loro proprietà analoghe alla gomma. Per evitare che i macchinari danneggino le merci sulle linee di produzione, i materiali come il TPU offrono punti di contatto più morbidi

Consigli per Stampare con il TPU e gli errori comuni che si commettono quando si stampa

  • Poiché esistono diversi materiali flessibili sul mercato, è fondamentale verificare le impostazioni raccomandate dal produttore.
  • Se stampi con filamenti flessibili, spesso è meglio utilizzare una velocità lenta. Dato che il materiale è elastico, qualsiasi variazione improvvisa nella velocità di stampa può far sì che il pezzo diventi ingovernabile. Il filamento può essere compresso se la velocità di stampa aumenta, causando inceppamenti. Per questo motivo, 25- 35 mm/s è un buon punto di partenza.
  • La flessibilità e l'elasticità del TPU lo rendono particolarmente sensibile ai movimenti come le retrazioni. Di conseguenza, le impostazioni di retrazione per il filamento di TPU devono essere ottimizzate per limitare i movimenti nelle stampe 3D. Ti consigliamo di disattivare completamente la retrazione.
  • Se non hai un estrusore direct drive, ti suggeriamo di utilizzare il filamento TPU con durezza 98A.
  • Prima di utilizzare i filamenti in TPU, asciugali con un essiccatore per filamenti.

Gli errori più frequenti che si verificano quando si stampa;

  • Non c'è abbastanza adesione tra i primi strati di filamento caldo e la base della stampante. Questo può dar luogo ad un prodotto 3D deformato. Ti suggeriamo di usare lo spray Dimafix o, se possibile per la tua stampante, usare una piastra in PEI.
  • Il filamento non può essere estruso correttamente dalla stampante 3D. Questo può succedere se l'ugello blocca completamente il processo o se ci sono oscillazioni nel feed rate. Se la tua stampante ha un estrusore di tipo Bowden, è meglio se utilizzi filamenti TPU più duri (come il 98A) e disattivi la retrazione.
  • Il filamento non è stato asciugato prima dell'uso. I filamenti flessibili sono molto sensibili all'umidità, quindi è molto importante conservarli sempre in un luogo dove non c'è umidità, preferibilmente in una scatola di plastica o in nylon. Prima di ogni utilizzo, anche il filamento TPU deve essere asciugato in un essiccatore per filamenti.

Filamenti Azurefilms TPU/Flessibili

Il TPU di Azure Films è disponibile in due tipologie che sono: Filamento flessibile di durezza 95A Shore e Filamento flessibile di durezza 85A Shore. Questi filamenti flessibili vengono prodotti in Slovenia e sono disponibili in diverse misure.

Le caratteristiche di forza, flessibilità e resistenza dei filamenti Azurefilm li rendono un'ottima scelta per le applicazioni di film flessibili che richiedono più forza. A differenza del vinile, il TPU non contiene plastificanti, quindi non diventa fragile e non perde le sue prestazioni nel tempo.

I TPU di AzureFilm offrono una resistenza superiore all'olio, al grasso, ai lubrificanti e ai carburanti, nonché un'eccezionale resistenza all'idrolisi.

La flessibilità dei filamenti Azure li contraddistingue dagli altri materiali. La Shore del materiale è una misura della sua resistenza all'indentatura e della sua flessibilità. Tipicamente si usa Shore A o Shore D per descrivere la durezza dei materiali flessibili. I filamenti flessibili usati nella stampa 3D sono misurati sulla scala Shore A, mentre le gomme più dure sono misurate sulla scala Shore D. Shore A è più morbida, più flessibile e offre tutto ciò che è necessario per soddisfare le richieste di chi lavora in 3d. La Shore D è più dura e anche più facile da stampare in 3D. Il suo grado di durezza compensa i suoi difetti, rendendolo ideale per iniziare a stampare con filamenti flessibili. È molto simile alla Shore 98A.

Come i Diversi Estrusori influenzano la Stampa del TPU

L'estrusore è un componente essenziale per una stampante 3D, che influenza le prestazioni della stampa con il filamento flessibile. Devi sapere come funziona l'estrusore e come puoi ottimizzarlo affinché il processo di stampa produca i migliori risultati possibili.

Il lavoro di un estrusore per filamenti flessibili è quello di spingere il filamento da estrudere e fondere in un ugello riscaldato. L'estrusore è composto da tre componenti identici: l'ingranaggio del driver, il motore stepper e l'idler. Gli estrusori si compongono sempre gli stessi componenti ma sono disponibili in diversi tipi: Direct drive e Bowden. È il percorso del filamento e la distanza del filamento prima di entrare nell'ugello riscaldato che distingue i due tipi.

Rispetto agli estrusori direct drive, il filamento viaggia più a lungo verso l'ugello nel sistema Bowden, il che aumenta la velocità della stampa 3D. Gli estrusori direct drive sono una scelta preferibile per stampare i filamenti flessibili perché la posizione dell'estrusore è migliore e le possibilità che la stampa vada male sono inferiori. Se confrontiamo il sistema Bowden, il filamento deve percorrere più strada fino all'ugello, rendendo più probabile che i filamenti più morbidi abbiano problemi a mantenere la forma corretta.

Quindi gli estrusori Bowden funzionano bene con materiali rigidi come ASA, PLA, ABS, PETG, Nylon, fibra di carbonio e altri filamenti.

Gli estrusori direct drive sono particolarmente diffusi. L'utilizzo di questo estrusore consente di avere un controllo preciso della retrazione, che è uno dei vantaggi principali. La posizione dell'azionamento diretto è importante per assicurarci di poter ottenere stampe 3D fluide e accurate poiché riduce al minimo la distanza dal letto caldo.

I sistemi Direct Drive presentano lo svantaggio di appesantire il braccetto, il che può causare maggiori contraccolpi e vibrazioni ad una velocità maggiore. Tuttavia, un sistema DDE che opera su una stampante 3D di gomma spesso stamperà a velocità inferiori a causa delle limitazioni delle altre caratteristiche hardware e dei gruppi della stampante.

Come Stampare un Filamento Flessibile TPU con una Ender 3/ Ender 3 pro/ Ender 3 v2

La stampa del TPU con la Ender 3 PRO o Ender 3 V2 è stato oggetto di discussioni sull'estrusore della Ender 3 e sulla possibilità che il filamento si pieghi una volta che il filamento supera l'ingranaggio dentato nella parte fredda. Poiché il filamento flessibile si piega, il motore dell'estrusore ha difficoltà a trasferire correttamente il movimento del filamento.

L'uso di un estrusore con un motore direct drive è caldamente consigliato se si desidera stampare in 3D un filamento più morbido. È comunque possibile ottenere modelli di buona qualità utilizzando un estrusore Bowden, se la tua Ender 3 V2 è impostata e calibrata correttamente. Per ottimizzare le impostazioni, inizia sempre con un progetto piccolo prima di passare a quelli più grandi.

Puoi evitare che il filamento si pieghi nel tuo estrusore aggiornando la tua stampante 3D con un estrusore interamente in metallo. Se vuoi aggiornare il tuo estrusore da Thingiverse, questa è una soluzione più conveniente.

I sistemi direct drive sono un altro aggiornamento apprezzato per gli estrusori. Poiché i tubi Bowden sono stati eliminati dalla Ender 3, la Ender 3 (Pro) può stampare filamenti flessibili come il TPU in modo molto più preciso. La stampa di modelli 3D con materiali flessibili ha più possibilità di successo perché i percorsi dei filamenti sono più corti e la trazione è maggiore. Si può ottenere una temperatura più alta anche eliminando il tubo in PTFE e utilizzando un hot end interamente in metallo.

Conclusione

I filamenti flessibili sono diventati molto popolari soprattutto grazie alle loro proprietà e al loro aspetto simile alla gomma. Nella stampa di filamenti TPU 3D, è importante dedicare del tempo per consentire alla stampante 3D di stampare lentamente. Potresti anche necessitare di ulteriore nastro adesivo o dello spray Dimafix per assicurare una buona adesione del filamento al piano. Recentemente è anche arrivata sul mercato una piastra speciale in PEI che segna una rivoluzione tra le piastre. Il filamento aderisce perfettamente alla piastra PEI, ma quando il prodotto si raffredda, è possibile rimuoverlo facilmente senza alcuno strumento.

Se vuoi iniziare a stampare filamento flessibile con durezza 85A e ti stai chiedendo quale stampante 3D ha un estrusore a trazione diretta, è ottima per uso domestico o per piccole imprese, ti consigliamo di dare un'occhiata alle Ender 3 S1, Ender 3 S1 PRO e CR-10 Smart PRO.

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