TPU Filament: ภาพรวม

เส้นใย TPU คืออะไร?

การพิมพ์ 3 มิติเป็นสาขาที่เติบโตอย่างรวดเร็ว โดยมีนวัตกรรมและการปรับปรุงใหม่ๆ เกิดขึ้นตลอดเวลา เนื่องจากธุรกิจและบุคคลจำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ เริ่มใช้ซอฟต์แวร์สร้างตัวละคร 3 มิติ จึงมีความจำเป็นเพิ่มขึ้นสำหรับซอฟต์แวร์เฉพาะทางเพื่ออำนวยความสะดวกในกระบวนการเหล่านี้

คุณเคยคิดเกี่ยวกับชิ้นส่วนที่ปรับเปลี่ยนได้ในการพิมพ์ 3 มิติหรือไม่? โดยมีเงื่อนไขว่า Thermoplastic Polyurethane หรือ TPU อย่างที่ทราบกันทั่วไปว่าเป็นวัสดุที่ช่วยเพิ่มในรายการของคุณ

การพิมพ์ 3 มิติของ TPU ให้ผลลัพธ์ที่น่าสนใจซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะไม่สามารถทำได้กับวัสดุการพิมพ์ 3 มิติอื่นๆ เช่น ABS, PLA หรือไนลอน เมื่อรวมคุณสมบัติของทั้งพลาสติกและยางยืดแล้ว TPU สามารถสร้างชิ้นส่วนที่ยืดหยุ่นและแข็งเป็นพิเศษซึ่งสามารถบิดหรือบีบอัดได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ในแบบฝึกหัดการสอนปัจจุบัน เราจะตรวจสอบข้อดีและประโยชน์ของ TPU ความก้าวหน้าที่ช่วยในเรื่องวัสดุ ตลอดจนเคล็ดลับสองสามข้อที่จะช่วยคุณในการพิมพ์ 3 มิติด้วย TPU ให้เรียบง่ายและมีประสิทธิภาพตามที่คาดไว้ ดังนั้นอ่านต่อ!

TPU คืออะไร?

คนที่ถือเส้นใย TPU อยู่ในมือ แหล่งที่มาของรูปภาพ: BCN3D Technologies

เทอร์โมพลาสติกโพลียูรีเทน (TPU) มีที่ร่วมกับกลุ่มเทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์และรวมคุณสมบัติที่ดีที่สุดของเทอร์โมพลาสติกและยาง (เทอร์โมเซ็ต)

คุณอาจคุ้นเคยกับคำว่า TPE หรือ Thermoplastic Elastomer มากขึ้น ก่อนหน้านี้ TPE เป็นวัสดุที่ใช้กันทั่วไปสำหรับการพิมพ์ 3 มิติที่ปรับเปลี่ยนได้ ซึ่งเป็นพลาสติกที่ละเอียดอ่อนและมีลักษณะยืดหยุ่นสูง ซึ่งสามารถโค้งงอหรือยืดออกได้โดยไม่มีการบิดเบี้ยว อย่างไรก็ตาม คุณภาพที่แท้จริงทำให้ TPE เป็นวัสดุที่เคลื่อนไหวได้อย่างไม่น่าเชื่อสำหรับเครื่องอัดรีดไปจนถึงการพิมพ์ 3 มิติ

จากนั้น TPU ก็ถือได้ว่าเป็นการปรับตัวที่ทันสมัยกว่าของ TPE TPU มีความอเนกประสงค์เหมือนยางยืด มีการฉีกขาดสูงและมีรอยขูดขีด การยืดตัวสูงเมื่อขาด และความแข็งแกร่งที่อบอุ่น

นอกจากนี้ TPU ยังกันน้ำมัน สารหล่อลื่น และตัวทำละลายต่างๆ ได้อีกด้วย แน่นกว่า TPE ต่อมา TPU จึงง่ายกว่ามากในการพิมพ์ 3 มิติด้วย

ข้อมูลจำเพาะสำหรับวัสดุ TPU

• TPU มีความทนทาน ความยืดหยุ่น และความแข็งแรงสูง
• มีความทนทานต่อการขัดถูสูงและทนต่อสารเคมีและน้ำปานกลางถึงสูง
• อุณหภูมิหัวฉีดของ TPU อยู่ระหว่าง 220 – 250 °C
• เตียงอุ่นได้ถึง 60 °C

คุณสมบัติของเส้นใย TPU

เส้นใย TPU สีดำโค้งมนในวงล้อ ที่มาของภาพ: Amazon

เส้นใย TPU มีคุณสมบัติที่หลากหลาย ทำให้ตัดสินใจได้อย่างเหลือเชื่อสำหรับหลายวัตถุประสงค์ กันรอยขูดขีด น้ำมัน สาร และการสึกหรอ จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับใช้ในธุรกิจเช่นอุตสาหกรรมรถยนต์ ชิ้นส่วน TPU ที่พิมพ์ออกมานั้นทนต่ออุณหภูมิต่ำได้ ซึ่งหมายความว่าจะไม่อ่อนตัวและใช้งานยาก

ตรงกันข้ามกับ TPE ซึ่งเป็นเส้นใยที่ปรับเปลี่ยนได้เช่นเดียวกัน TPU ค่อนข้างตรงไปตรงมาในการพิมพ์และมีคุณสมบัติที่ยืดหยุ่นได้ดีกว่าที่อุณหภูมิต่ำกว่า วัสดุ TPU ก็มีรอยขีดข่วนที่สูงกว่าและป้องกันน้ำมันและสารหล่อลื่นได้ดีกว่า

เส้นใย TPU ซึ่งแตกต่างจากเทอร์โมพลาสติกชนิดแข็งอื่นๆ มีลักษณะเฉพาะที่รวมเอาความสามารถในการปรับตัวและความสอดคล้องกัน นอกจากนี้ยังมีสิ่งที่แนบมาระหว่างเลเยอร์ที่น่าทึ่งและไม่มีการบิดหรือแยกระหว่างกระบวนการพิมพ์ 3 มิติ

• แข็งหรือยืดหยุ่น

ความแข็งของ TPU ขึ้นอยู่กับส่วนผสมของโพลีเมอร์ อุณหภูมิที่เส้นใย TPU จะถูกขับออกมาคือ 220-250 องศา ไม่จำเป็นต้องมีสเตจฟอร์มอุ่น อย่างไรก็ตาม เมื่อใช้แล้ว อุณหภูมิไม่ควรเกิน 60 องศา เฟรมเวิร์กของเครื่องอัดรีดควรทนทานต่อวัสดุที่ปรับเปลี่ยนได้และบีบอัดได้จนถึงอุณหภูมิคงที่ที่ 250 องศา

• ความยืดหยุ่น

ความสามารถในการปรับตัวของ TPU นั้นยอดเยี่ยมมาก อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้ขึ้นอยู่กับการตั้งค่าการเขียนโปรแกรมการพิมพ์ 3 มิติ เมื่อคุณใช้ infill ในระดับต่ำ แผนการพิมพ์ 3 มิติจะปรับเปลี่ยนได้มากขึ้น สิ่งนี้ทำให้เป็นไปได้ที่จะยกการประท้วงที่หลากหลายมากขึ้นหรืออย่างไม่ลดละ เกี่ยวกับการพิมพ์ 3 มิติ เส้นใย TPU ต้องการการแลกเปลี่ยนพลังงานที่มากกว่าเส้นใยต่างๆ ในทางตรงกันข้ามกับวัสดุอื่น ๆ ไม่มีปัญหาเรื่องบิดที่สามารถผ่านการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิช็อก

เคล็ดลับสำหรับการพิมพ์ 3 มิติโดยใช้วัสดุ TPU

การระบุคุณภาพและข้อบกพร่องของการพิมพ์ด้วยเส้นใย TPU เป็นสิ่งสำคัญ คุณจะใช้ประโยชน์จากเนื้อหานี้อย่างไร สิ่งสำคัญคือต้องพิจารณาปัญหาที่อาจเกิดขึ้นก่อนที่จะเริ่มด้วยวัสดุ TPU เพื่อให้ทราบว่ามีอะไรอยู่ในร้าน

1. การปรับอัตราการป้อนให้เหมาะสม: เป็นเวลาส่วนใหญ่ที่จะใช้อัตราการป้อนที่เชื่อถือได้ซึ่งช้าในขณะที่พิมพ์ 3 มิติด้วยเส้นใยที่ปรับเปลี่ยนได้ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับว่าวัสดุมีความยืดหยุ่นและสามารถกลายเป็นสิ่งแปลกปลอมได้อย่างไร สมมติว่าความเร็วในการพิมพ์เปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหัน การเร่งความเร็วอาจทำให้เกิดแรงกดบนเส้นใยทำให้เกิดกระดาษติด การค้นหาความเร็วการพิมพ์ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับวัสดุ TPU การพิมพ์ 3 มิติ อาจต้องใช้ความพยายามหลายอย่าง อย่างไรก็ตาม ระยะเริ่มต้นที่ดีคือความเร็ว 35 มม./วินาที

เพื่อให้บรรลุสิ่งนี้โดยใช้วัสดุ TPU ให้พิมพ์ที่ระดับชั้นล่างโดยรับประกันว่าอยู่ในขอบเขต 0.1 มม. ถึง 0.2 มม. ที่ระดับชั้นล่าง มีข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับพลาสติกน้อยกว่า ซึ่งหมายความว่าเครื่องอัดรีดจะดูแลมันในอัตราที่ต่ำกว่า ซึ่งช่วยให้น้ำหนักของเส้นใยง่ายขึ้น

2. ใช้ความอดทนเชิงลบและหลีกเลี่ยงการใช้แพ: การวางแผนส่วนที่สามารถปรับเปลี่ยนได้ซึ่งทำให้เกิดอารมณ์ฉุนเฉียวเหนือบทความอื่นควรพิจารณาการใช้ความต้านทานเชิงลบระหว่างส่วนต่างๆ สิ่งนี้จะรับประกันได้ว่าชิ้นส่วนที่ปรับได้สามารถขยายได้ง่ายกว่าอีกชิ้นหนึ่ง

การใช้เส้นใยที่ปรับเปลี่ยนได้ เช่น วัสดุ TPU และการไม่ใช้แพถือเป็นเรื่องสำคัญ เนื่องจากชั้นพื้นฐานของอัตรามีอัตราการขับออกที่สูงกว่า จึงอาจทำให้เกิดปัญหาได้

3. ปรับการตั้งค่าการหดกลับให้เหมาะสม : เนื่องจากวัสดุ TPU สามารถปรับได้และใช้งานได้หลากหลาย จึงมีความละเอียดอ่อนอย่างมากสำหรับการพัฒนาอย่างรวดเร็ว เช่น การถอนออก ต่อจากนั้น หากต้องการพิมพ์ 3 มิติอย่างมีประสิทธิภาพโดยใช้เส้นใย TPU คุณต้องตั้งค่าการถอนล่วงหน้าเพื่อจำกัดผลที่ตามมา เป็นสิ่งสำคัญโดยไม่คำนึงถึงปริมาณการถอนที่ จำกัด ในขณะที่ใช้ความเร็วที่ช้าลงเพื่อช่วยในการไหลล้นจากเครื่องอัดรีด (hot-end)
4. ลดระยะทาง: การประเมินโดยรวมรองรับวัสดุที่ปรับเปลี่ยนการพิมพ์ 3 มิติด้วยเครื่องอัดรีด Direct Drive ไม่ว่าในกรณีใด คุณสามารถบรรลุผลลัพธ์ที่คล้ายคลึงกันในขณะที่ใช้การตั้งค่าที่ถูกต้องบนเครื่องพิมพ์ 3 มิติด้วยเครื่องอัดรีด Bowden ที่สำคัญคือ เส้นใยจะไปที่บริเวณที่อ่อนตัวเพื่อให้มีความยืดหยุ่นสูง ซึ่งสามารถป้องกันการจีบหรืองอได้
5. การจัดวางหลอด: การเปลี่ยนแปลงหลายอย่างในแกนม้วนของวัสดุอาจมีผลอย่างมาก ล้อขับเคลื่อนของเครื่องอัดรีดจะเคลื่อนเส้นใยเข้าไปในรางน้ำอย่างสม่ำเสมอ ซึ่งจะทำให้แกนม้วนเส้นใยคลายพลาสติกในปริมาณที่พอเหมาะอยู่ตลอดเวลา เนื่องจาก TPU ใช้งานได้หลากหลาย เส้นใยจะถูกยืดออกขณะดึงออก ดังนั้น ให้ยึดหลอดไว้เหนือเครื่องพิมพ์ ดังนั้นเส้นใยจึงคลายขึ้นลง ลดการกีดขวางใดๆ

อุตสาหกรรมที่ใช้วัสดุ TPU ในการพิมพ์ 3 มิติ

องค์กรหลายแห่งใช้การพิมพ์ 3 มิติของ TPU เนื่องจากองค์ประกอบต่าง ๆ ให้ประโยชน์มากมาย

• สินค้ากีฬาและรองเท้า: เนื่องจากความต้องการในการปรับตัวและการสวมใส่ที่ทนทานอาจเกิดขึ้นได้ วัสดุ TPU คือการตัดสินใจในอุดมคติ อาจพบได้ในการเตรียมความช่วยเหลือ อุปกรณ์เกี่ยวกับน้ำ และอุปกรณ์เพื่อสุขภาพในหลายเกม รองเท้าต้องทนต่ออุณหภูมิต่ำ ปรับตัวได้ และต้องไม่ผ่านน้ำและสารสังเคราะห์ ด้วยวิธีนี้ การพิมพ์ 3 มิติ TPU จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการประกอบอุปกรณ์ภายนอกอาคาร
• SLEM ได้ศึกษาความเป็นไปได้ของรองเท้าพิมพ์ 3 มิติ: SLEM ชุมชนการพัฒนาและการศึกษาสำหรับธุรกิจรองเท้า ได้ขอให้ Tractus3D ร่วมมือกันในโครงการการพิมพ์ 3 มิติสำหรับรองเท้า วัตถุประสงค์คือเพื่อตรวจสอบวิธีที่สามารถลดของเสียจากวัสดุได้มากเท่าที่ควรอย่างสมเหตุสมผล ในขณะที่ศึกษากลยุทธ์ใหม่และที่มีอยู่เพื่อปรับแต่งโมเดลขั้นสูงอย่างรวดเร็วสำหรับลูกค้าแต่ละราย

SLEM พบว่านวัตกรรม FDM และวิธีการต่างๆ เช่น การสร้าง FFF นั้นเห็นได้ชัดว่าเป็นคำตอบที่ใช้งานได้จริงที่สุดสำหรับการปรับเปลี่ยนพื้นรองเท้า รองเท้าที่ผลิตขึ้นโดยใช้วัฏจักรเหล่านี้มีความน่าสนใจเป็นพิเศษในแผนพื้นรองเท้าที่เหมาะสมกับความจำเป็นพิเศษของผู้สวมใส่ ตั้งแต่รูปทรงและความปลอบใจไปจนถึงการใช้งานที่ชัดเจน เช่น เกม ต่อมา วัตถุประสงค์ขั้นสุดท้ายสำหรับองค์กรรองเท้าจะเป็นวงกลมกลับอย่างรวดเร็วจากการให้ข้อมูลลูกค้าเพื่อสื่อถึงพวกเขา และรับพิมพ์พื้นรองเท้า ปรับปรุง สร้าง และถ่ายทอดให้กับลูกค้าในเร็วๆ นี้

• การ บินและอวกาศ: ธุรกิจเครื่องบินกำลังดูการใช้งานการพิมพ์ 3 มิติของ TPU อย่างจริงจัง เนื่องจากมีการขยายการใช้งานโดยเห็นสิ่งที่นำมาสู่ตารางอย่างแม่นยำ นอกจากนี้ยังสามารถพบได้ในแผงหน้าปัดและเซ็นเซอร์
• ยานยนต์: ธุรกิจรถยนต์หันไปใช้วัสดุ TPU และนำเข้าสู่ระบบการประกอบรถยนต์ ระยะหลังมีอัตราการใช้เพิ่มขึ้นอย่างมาก ดังนั้นจึงพบได้บ่อยในแผงหน้าปัด เซ็นเซอร์ สวิตช์ และบริเวณต่างๆ