3D печать TPU, TPE(Flex) и SEBS(Rubber): различия гибких пластиков, настройки 3D принтера

Термопластические эластомеры (TPE) — это полимеры, которые обладают эластичностью, аналогичной эластичности сшитого каучука. Степень эластичности материала зависит от типа ТПЭ и химической структуры. Кроме того, этот сорт эластомеров обладает технологическими преимуществами термопластов, что несомненно хорошо для 3D-печати.

TPE — это широкая категория материалов, которая включает несколько других типов, например TPU.

Также важно отметить, что не все разновидности гибких нитей будут продаваться как TPE, подтип TPE или под какой-либо другой классификацией материалов. Тем не менее, большинство из них будет принадлежать к одной из категорий, представленных в этой статье.

Особенности TPE

• Гибкий и мягкий
• Отличная устойчивость к усталости
• Хорошие электроизоляционные свойства
• Отличное гасят вибрации
• Высокая ударная вязкость
• Отличная стойкость к химическим веществам и атмосферным воздействиям
• Хорошая стойкость к истиранию
• Перерабатываемый
• Устойчивость к низким и высоким температурам (от -30 до +140 ° C)
• Хорошая амортизация

Настройки 3D-печати для TPE, TPU

• Температура экструдера: 210–260 ºC (варьируется)
• Температура стола 3D принтера: без подогрева до110 ºC (варьируется)
• Скорость печати: 5–30 мм / с (сохраняйте низкую скорость, особенно в начале)
• Адгезия к столу 3D принтера: рекомендуется малярный скотч, клей или лак для волос
• Тип экструдера: рекомендуется директ экструдер
• Вентилятор охлаждения: рекомендуется

Проблемы с гибкими пластиками TPE, TPU 

• Основная проблема с тем, что TPE плохо подаются экструдерами из-за их мягкости.
• TPE гигроскопичны, они хорошо впитывают влагу. В результате будут дефекты 3D печати, если нить хранить неправильно.
• Помните, что TPE особенно чувствителен к быстрым движениям. Иногда нить может деформироваться при подаче через экструдер.

Классификации гибких пластиков TPE, TPU

TPE можно разделить на шесть категорий в зависимости от химической структуры. Они также различаются по твердости по Шору. Здесь мы обсудим различные марки TPE для 3D-печати:

• Термопластичный полиуретан (ТПУ, TPU)
• Термопластический сополиэстер (ТПК, TPC)
• Термопластический полиамид (ТПА, TPA)

TPE

TPE означает термопластичный эластомер. Это смесь твердого пластика и мягкой резины, поэтому он обладает как термопластичными, так и эластичными свойствами. TPE охватывает широкий спектр гибких материалов, включая термопластичный полиуретан (TPU), термопластичный сополиэфир (TPC), термопластичный полиамид (TPA).

TPU

TPU означает термопластичный полиуретан. Это наиболее распространенный тип TPE, который более жесткий из гибких нитей.

TPE и TPU определяются по их твердости , которая измеряет сопротивление материала деформации поверхности. Как мы знаем, TPU тверже, чем TPE, а твердость TPU по Шору составляет от 60A до 55D с высоким диапазоном упругости (обычно от 600-700%).

Логично, что TPE имеет более широкий диапазон твердости, чем TPU. Различия в химическом составе TPE означает, что некоторые типы TPE частично твердые и подходят для чего-то   вроде автомобильнs[ шин, в то время как другие типы очень эластичны.

По сравнению с нитью TPE, нить TPU демонстрирует большую жесткость , которую не следует путать с твердостью. Жесткость измеряет способность материала изгибаться и тенденцию материала возвращаться к своей первоначальной форме после воздействия силы.

Другие отличия заключаются в том, что печать TPU будет тяжелее, потому что TPU более плотный, чем другие TPE. TPU также имеет гладкую поверхность, в то время как TPE обычно имеет более резиновую и эластичную текстуру. ТПУ имеет лучшую стойкость к истиранию, чем большинство ТПЭ, а усадка ТПУ меньше, чем у других ТПЭ.

На рынке есть TPU наполненные стекло- или углеволокном. Армирующие добавки придают материалы высокую прочность, упругость, стойкость к динамическим нагрузкам и низкую степень усадки после 3D печати. Стекловолокно обычно добавляют от 10 до 30%, углеволокно 5 — 10%. Производитель таких пластиков в России с оптимальным соотношением цена/качество компания Filamentarno.

SEBS

RUBBER — термоэластопласт для 3D печати, похожий по своим свойствам на мягкую резину. Гибкий и мягкий материал, отлично подходящий для создания уплотнителей, гасителей вибрации и диэлектрических прокладок. Очень приятный на ощупь.

Свойства SEBS (RUBBER)

По своим техническим характеристикам RUBBER пластик для 3D печати во многом схож с каучуком. Основные параметры данного материала:

• Высокая температура плавления. Стол – 100-120 градусов, сопло – 235-240.
• Отлично подходит для печати колес.
• Не вступает в реакцию с эфирными маслами.
• Черный цвет.
• Отличная прочность, трудно поддается механической обработке.

Это именно тот материал, который возможно применять в сферах, где другие материалы растворяются. Отлично подходит для создания моделей: труб, чехлов, затычек. При необходимости совместить его с другими материалами, можно воспользоваться промышленным феном. Характеристика на сжатие и растяжение могут сравниться с материалами из каучука.

СЭБС или стирол-этилен-бутилен-стирол, также известный как SEBS  (Rubber), является важным термопластичным эластомером, который ведет себя как резина, не подвергаясь вулканизации. SEBS прочный и гибкий, обладает отличной термостойкостью и устойчивостью к ультрафиолету, а также прост в обработке. SEBS cпециальный материал, который своим свойствам очень близок к настоящей резине, повторяя все её свойства. Материал очень хорошо подойдет для печати: кнопок, уплотнителей, амортизаторов и даже покрышек для радиоуправляемых моделей. Склеивается при помощи синтетических каучуков или с помощью паяльного фена.

Настройки печати TPU, TPE, SEBS

3D печать TPE

Нить TPE может быть сложной для печати из-за ее эластичности. Рекомендуется печатать со следующими настройками:

• Температура экструдера: 210-260 ºC
• Температура стола 3D принтера: без подогрева до 110 ºC
• Скорость печати: 5 — 30 мм/с

Если печать идет слишком быстро, это может легко привести к застреванию и пропускам. TPE лучше работает с директ экструдерами, поэтому будьте особенно бдительны, если у вас экструдер Bowden экструдер.

Некоторые популярные нити TPE производят зарубежные компании — eSun TPE  (около 42 долларов США / кг), MatterHackers Pro Series TPE (около 55 долларов США / 0,5 кг), 3DXFlex TPE   (около 68 долларов США / 0,5 кг ) и Российские — Rec3D, Filamentarno, BestFilament.

3D печать TPU

Термопластичный полиуретан (TPU) — это наиболее распространенный тип TPE, используемый в 3D-печати. По сравнению с другими гибкими нитями он обладает большей жесткостью, что позволяет легче работать с ним. Также он обладает приличной прочностью и высокой износостойкостью.

• Высокий диапазон эластичности (обычно от 600 до 700%)
• Твердость по Шору от 60A до 55D
• Отличные возможности печати
• Полупрозрачный
• Лучшая химическая стойкость к маслам и смазкам
• Высокая стойкость к истиранию

Настройки 3D-печати TPU

• Температура экструдера: 210–230 ºC.
• Температура стола 3D принтера: без подогрева –60 ºC.
• Скорость печати: 5–30 мм / с. Очень важно снизить скорость экструзии и втягивающее движение, чтобы оптимизировать процесс печати
• Приклеивание к постели: каптоновая или малярная лента.
• Система экструдера: рекомендуется прямой привод
• Вентилятор охлаждения: не рекомендуется для первых слоев.

Проблемы 3D печати TPU

Если температура будет слишком высокой, может произойти натяжение.
Если температура слишком низкая, адгезия слоя будет плохой.
Устойчивость к ультрафиолетовому излучению оставляет желать лучшего.

Популярное промышленное применение TPU

• Стельки для обуви
• Ремни промышленные
• Лыжные ботинки

Некоторые популярные производители TPU-нитей включают Kodak Flex TPU  (около 50 долларов США / 0,75 кг ), Ultimaker TPU  (около 70 долларов США / 0,75  кг), MatterHackers Build Series TPU  (около 45 долларов США / кг), Polymaker PolyFlex  (около 55 долларов США / 0,75 кг) и всем известный NinjaTek  (около 55 долларов за 0,5 кг ) и Российские — Rec3D, Filamentarno, BestFilament.

3D печать TPC

Термопластический сополиэфир (TPC) представляет собой сложный сополиэфир с чередующимися последовательностями произвольной длины как длинноцепочечных, так и короткоцепочечных гликолей. У них есть как твердые, так и мягкие сегменты. Жесткие сегменты обычно представляют собой короткоцепочечные сложноэфирные звенья, тогда как мягкие сегменты обычно представляют собой алифатические простые полиэфиры и полиэфиргликоли.

TPC считается материалом инженерного уровня, что может объяснить, почему он не так часто встречается в мире 3D-печати для любителей.

Свойства

• Низкая плотность
• Эластичность в диапазоне 350–530%.
• Твердость по Шору от 40 до 72D
• Хорошая химическая стойкость
• Высокая сила
• Хорошая термическая стабильность
• Устойчивость к высоким температурам

Предварительные требования для 3D-печати

• Температура экструдера: 220–260 ºC.
• Температура стола 3D принтера: 90–110 ºC.
• Скорость печати: 5–30 мм / с

Проблемы TPC

Для сравнения, TPC имеет меньшее удлинение при разрыве. Его нельзя использовать для очень гибких приложений.

Популярное промышленное применение

• Сильфоны
• Саморасширяющиеся полимерные стенты

Серия FlexiFil от FormFutura представляет собой филамент TPC.

Печать TPA

Термопластичный полиамид (TPA) представляет собой химический сополимер TPE и очень гибкого нейлона. В результате получается сочетание гладкой блестящей текстуры нейлона и гибкости TPE.

Свойства

• Высокая гибкость
• Эластичность в диапазоне 370–497%.
• Твердость по Шору от 75 до 63A
• Исключительно прочный
• Хорошая возможность печати
• Хорошая термостойкость
• Хорошая адгезия слоя

Настройки 3D-печати

• Температура экструдера: 220–230 ºC.
• Температура стола 3D принтера: 30–60 ºC.
• Скорость печати: 5–30 мм / с
• Адгезия к слою: рекомендуется на основе ПВА
• Система экструдера: прямой привод или Bowden

Проблемы 3D печати

• TPA впитывают влагу, поэтому их следует хранить в сухих местах.
• Искривление — не редкость

Популярное промышленное применение

• Зимние виды спорта, особенно лыжное снаряжение
• Мячи для гольфа
• Медицинские изделия, такие как катетеры.

Скорость 3D печати TPU

ТПУ лучше всего печатает в диапазоне от 15 мм/с до 30 мм/с. Это мягкий материал, который обычно печатается намного медленнее, чем средняя скорость печати или скорость печати по умолчанию, которая составляет 60 мм/с. Однако, если у вас есть экструзионная система с директ экструдером, вы можете увеличить скорость примерно до 40 мм/с.

Гибкий PLA пластик для 3D печати

Мягкий PLA — это общий термин, применяемый к смесям PLA, которые сделаны более гибкими. Что касается характеристик, некоторые называют ее «жесткой резиной».

По сравнению с другими гибкими материалами он известен своей прочностью и долговечностью. Его печать аналогична стандартной печати PLA, за исключением того, что следует использовать более низкую скорость печати и более высокую температуру стола.

Свойства

• Биоразлагаемый
• Твердость по Шору от 90 до 92A
• Высокая упругость
• Долговечность

Настройки 3D-печати

• Температура экструдера: 220–235 ºC.
• Температура кровати: 100 ºC
• Скорость печати: 10–30 мм / с
• Система экструдера: прямой привод или Bowden

Проблемы 3D печати

Из-за ее мягкости при загрузке нити могут возникнуть проблемы

Промышленное применение

• Пробки
• Спрингс
• Ремни

Печать SEBS

СЭБС или стирол-этилен-бутилен-стирол, также известный как SEBS, является важным термопластичным эластомером, который ведет себя как резина, не подвергаясь вулканизации. SEBS прочный и гибкий, обладает отличной термостойкостью и устойчивостью к ультрафиолету, а также прост в обработке.

Эластомеры SEBS часто смешивают с другими полимерами для улучшения их характеристик. Они используются в качестве модификаторов ударной вязкости для технических термопластов и в качестве пластификаторов / упрочнителей для прозрачного полипропилена (ПП). Важные области применения включают термоплавкие клеи, чувствительные к давлению, игрушки, подошвы для обуви и битумные продукты, модифицированные ТПЭ, для дорожных покрытий и кровли.

SEBS термоэластопласт для 3D печати, похожий по своим свойствам на мягкую резину. Гибкий и мягкий материал, отлично подходящий для создания уплотнителей, гасителей вибрации и диэлектрических прокладок. Очень приятный на ощупь.

Настройки 3D печати

• Температура сопла 225-245°C
• Температура стола 90-110°C
• Обдув не рекомендуется
• Рекомендуемый адгезив Клей The3D, Синий скотч
• Мин. диаметр сопла 0.4 мм

Безопасность

• Определяемый компонент Объем выделений, мг/мЗ ПДК, мг/мЗ
• Метанол <0,1 15
• Ацетальдегид <0,5 5
• Формальдегид <0,25 0,5
• Стирол <0,05 30