Har du noen gang lurt på hvorfor 3D-printingsteknologi blir stadig sterkere og erstatter eldre tradisjonelle produksjonsteknologier?
Hvis du prøver å liste opp grunner til at denne transformasjonen skjer, vil listen helt sikkert starte med tilpasning. Folk ser etter personalisering. De er mindre interessert i standardisering.
Og det er på grunn av dette skiftet i folks atferd og 3D-printingsteknologiens evne til å tilfredsstille folks behov for personalisering, gjennom tilpasning, at den er i stand til å erstatte tradisjonelt standardiseringsbaserte produksjonsteknologier.
Fleksibilitet er en skjult faktor bak folks søken etter personalisering. Og det faktum at det finnes fleksibelt 3D-printingsmateriale tilgjengelig på markedet som lar brukere utvikle flere og flere fleksible deler og funksjonelle prototyper, er en kilde til ren lykke for noen brukere.
3D-printet mote og 3D-printede proteser er eksempler på bruksområder der 3D-printings fleksibilitet bør verdsettes.
3D-printing av gummi er et område det fortsatt forskes på, men som ennå ikke er utviklet. Men foreløpig har vi ikke 3D-printingsteknologi for gummi. Inntil gummi blir fullstendig utskrivbar, må vi klare oss med alternativer.
Og ifølge forskning kalles termoplastiske elastomerer de nærmeste alternativene til gummi. Det finnes fire forskjellige typer fleksible materialer som vi skal se nærmere på i denne artikkelen.
Disse fleksible 3D-printmaterialene kalles TPU, TPC, TPA og myk PLA. Vi vil begynne med å gi deg en kort oversikt over fleksible 3D-printmaterialer generelt.
Hva er det mest fleksible filamentet?
Å velge fleksible filamenter til ditt neste 3D-printprosjekt vil åpne opp en verden av forskjellige muligheter for utskriftene dine.
Ikke bare kan du skrive ut en rekke forskjellige objekter med flexfilamentet ditt, men hvis du har en skriver som inneholder to eller flere ekstruderhoder, kan du også skrive ut ganske fantastiske ting med dette materialet.
Deler og funksjonelle prototyper som skreddersydde flip-flops, stresskulehoder eller rett og slett vibrasjonsdempere kan skrives ut med skriveren din.
Hvis du er fast bestemt på å bruke Flexi-filament som en del av utskriften av objektene dine, vil du garantert lykkes med å gjøre fantasien din nærmest virkeligheten.
Med så mange alternativer tilgjengelig i dag innen dette feltet, ville det være vanskelig å forestille seg tiden som allerede har gått innen 3D-printing uten dette utskriftsmaterialet.
For brukere var det en plage å skrive ut med fleksible filamenter den gang. Problemet skyldtes mange faktorer som var knyttet til ett felles faktum, nemlig at disse materialene er veldig myke.
Mykheten til det fleksible 3D-printmaterialet gjorde det risikabelt å skrive dem ut med hvilken som helst skriver. I stedet trengte man noe virkelig pålitelig.
De fleste skriverne den gang møtte problemet med «skyvestrengeffekten», så hver gang du dyttet noe uten stivhet gjennom en dyse på den tiden, bøyde det seg, vred seg og kjempet mot den.
Alle som er kjent med å helle tråd fra en nål for å sy på alle slags stoff, kan relatere seg til dette fenomenet.
Bortsett fra problemet med skyveeffekten, var det en svært herkulisk oppgave å produsere mykere filamenter som TPE, spesielt med gode toleranser.
Hvis du vurderer dårlig toleranse og starter produksjon, er det en sjanse for at filamentet du har produsert må gjennomgå dårlig detaljering, fastkjøring og ekstruderingsprosess.
Men ting har endret seg. For tiden finnes det en rekke myke filamenter, noen av dem til og med med elastiske egenskaper og varierende mykhetsnivåer. Myk PLA, TPU og TPE er noen av eksemplene.
Shore Hardhet
Dette er et vanlig kriterium du kan se hos filamentprodusenter som nevner det ved siden av navnet på 3D-printingsmaterialet sitt.
Shore-hardhet er definert som målet på motstanden ethvert materiale har mot inntrykking.
Denne skalaen ble oppfunnet tidligere da folk ikke hadde noen referanse når de snakket om hardheten til noe materiale.
Så, før Shore-hardhet ble oppfunnet, måtte folk bruke sine erfaringer til å forklare hardheten til ethvert materiale de hadde eksperimentert med, i stedet for å nevne et tall.
Denne skalaen blir en viktig faktor når man vurderer hvilket støpemateriale man skal velge for produksjon av en del av en funksjonell prototype.
Så når du for eksempel ønsker å velge mellom to gummityper for å lage en støpeform av en stående ballerina i gips, vil Shore-hardheten fortelle deg at en gummi med kort hardhet på 70 A er mindre nyttig enn gummi med en Shore-hardhet på 30 A.
Vanligvis når du arbeider med filamenter, vil du vite at den anbefalte shore-hardheten til et fleksibelt materiale varierer fra 100A til 75A.
Der det er åpenbart at det fleksible 3D-printingsmaterialet som har en shore-hardhet på 100A, vil være hardere enn det som har 75A.
Hva bør man tenke på når man kjøper fleksibelt filament?
Det er flere faktorer å vurdere når du kjøper filament, ikke bare fleksible.
Du bør starte fra et midtpunkt som er det viktigste for deg å ha, noe som for eksempel materialkvaliteten som vil resultere i en pen del av en funksjonell prototype.
Deretter bør du tenke på pålitelighet i forsyningskjeden, dvs. at materialet du bruker én gang til 3D-printing, bør være kontinuerlig tilgjengelig, ellers ender du opp med å bruke et hvilket som helst begrenset utvalg av 3D-printingsmateriale.
Etter å ha tenkt på disse faktorene, bør du tenke på høy elastisitet og et bredt utvalg av farger. For ikke alle fleksible 3D-printingsmaterialer vil være tilgjengelige i den fargen du ønsker å kjøpe dem i.
Etter å ha vurdert alle disse faktorene, kan du vurdere selskapets kundeservice og pris sammenlignet med andre selskaper i markedet.
Vi skal nå liste opp noen av materialene du kan velge for å skrive ut en fleksibel del eller funksjonell prototype.
Liste over fleksible 3D-utskriftsmaterialer
Alle materialene nevnt nedenfor har noen grunnleggende egenskaper, som at de er fleksible og myke. Materialene har utmerket utmattingsmotstand og gode elektriske egenskaper.
De har ekstraordinær vibrasjonsdemping og slagstyrke. Disse materialene viser motstand mot kjemikalier og vær, og de har god rive- og slitestyrke.
Alle er resirkulerbare og har god støtdempende evne.
Forutsetninger for skrivere for utskrift med fleksible 3D-utskriftsmaterialer
Det finnes noen standarder du bør stille inn skriveren din på før du skriver ut med disse materialene.
Temperaturområdet for ekstruderen på skriveren bør være mellom 210 og 260 grader Celsius, mens temperaturområdet for utskriftssjiktet bør være fra omgivelsestemperatur til 110 grader Celsius, avhengig av glassovergangstemperaturen til materialet du skal trykke på.
Den anbefalte utskriftshastigheten ved utskrift med fleksible materialer kan være alt fra så lavt som fem millimeter per sekund til tretti millimeter per sekund.
Ekstrudersystemet til 3D-skriveren din bør være direktedrevet, og det anbefales at du har en kjølevifte for raskere etterbehandling av deler og funksjonelle prototyper du produserer.
Utfordringer ved utskrift med disse materialene
Selvfølgelig er det noen punkter du må ta vare på før du skriver ut med disse materialene, basert på vanskelighetene brukere har møtt tidligere.
-Termoplastiske elastomerer er kjent for å bli dårlig håndtert av ekstrudere i skriveren.
– De absorberer fuktighet, så forvent at utskriften din vil øke i størrelse hvis filamentet ikke oppbevares riktig.
-Termoplastiske elastomerer er følsomme for raske bevegelser, så de kan bøye seg når de skyves gjennom ekstruderen.
TPU
TPU står for termoplastisk polyuretan. Det er veldig populært på markedet, så når du kjøper fleksible filamenter, er det stor sannsynlighet for at dette materialet er det du ofte vil støte på sammenlignet med andre filamenter.
Det er kjent i markedet for å ha større stivhet og mulighet for å ekstrudere lettere enn andre filamenter.
Dette materialet har god styrke og høy holdbarhet. Det har et høyt elastisitetsområde i størrelsesorden 600 til 700 prosent.
Shore-hardheten til dette materialet varierer fra 60 A til 55 D. Det har utmerket trykkbarhet og er halvtransparent.
Den kjemiske motstanden mot naturlig fett og oljer gjør det mer egnet for bruk med 3D-skrivere. Dette materialet har høy slitestyrke.
Det anbefales at du holder skriverens temperatur mellom 210 og 230 grader Celsius og skriverens temperatur mellom uoppvarmet temperatur og 60 grader Celsius når du skriver ut med TPU.
Utskriftshastigheten, som nevnt ovenfor, bør være mellom fem og tretti millimeter per sekund, mens det anbefales å bruke Kapton- eller malertape for feste på underlaget.
Ekstruderen bør være direktedrevet, og kjøleviften anbefales ikke, i hvert fall ikke for de første lagene i denne skriveren.
TPC
De står for termoplastisk kopolyester. Kjemisk sett er de polyeterestere som har en alternerende tilfeldig lengdesekvens av enten lange eller korte glykoler.
De harde segmentene i denne delen er kortkjedede esterenheter, mens de myke segmentene vanligvis er alifatiske polyetere og polyesterglykoler.
Fordi dette fleksible 3D-printingsmaterialet regnes som et materiale av teknisk kvalitet, er det ikke noe du ser like ofte som TPU.
TPC har lav tetthet med et elastisk område på 300 til 350 prosent. Shore-hardheten varierer fra 40 til 72 D.
TPC viser god kjemikaliebestandighet og høy styrke med god termisk stabilitet og temperaturbestandighet.
Når du skriver ut med TPC, anbefales det å holde temperaturen mellom 220 og 260 grader Celsius, en temperatur på utskriftsunderlaget mellom 90 og 110 grader Celsius og samme utskriftshastighet som TPU.
TPA
Den kjemiske kopolymeren av TPE og nylon kalt termoplastisk polyamid er en kombinasjon av glatt og skinnende tekstur som kommer fra nylon og fleksibiliteten som er en velsignelse av TPE.
Den har høy fleksibilitet og elastisitet i området 370 og 497 prosent, med en Shore-hardhet i området 75 og 63 A.
Den er usedvanlig slitesterk og har trykkbarhet på samme nivå som TPC. Den har god varmebestandighet samt lagheft.
Skriverens ekstrudertemperatur under trykking av dette materialet bør være i området 220 til 230 grader Celsius, mens temperaturen på utskriftsmaterialet bør være i området 30 til 60 grader Celsius.
Skriverens utskriftshastighet kan være den samme som anbefales ved utskrift av TPU og TPC.
Skriverens sengeheft bør være PVA-basert, og ekstrudersystemet kan være direktedrevet så vel som Bowden.
Publisert: 10. juli 2023