Har du nogensinde undret dig over, hvorfor 3D-printteknologi vinder frem og erstatter ældre traditionelle produktionsteknologier?
Hvis du prøver at liste årsagerne til, hvorfor denne transformation sker, vil listen helt sikkert starte med tilpasning. Folk søger personalisering. De er mindre interesserede i standardisering.
Og det er på grund af dette skift i menneskers adfærd og 3D-printteknologiens evne til at tilfredsstille folks behov for personalisering gennem tilpasning, at den er i stand til at erstatte traditionelt standardiseringsbaserede produktionsteknologier.
Fleksibilitet er en skjult faktor bag folks søgen efter personalisering. Og det faktum, at der findes fleksibelt 3D-printmateriale på markedet, der gør det muligt for brugerne at udvikle flere og flere fleksible dele og funktionelle prototyper, er en kilde til ren lykke for nogle brugere.
3D-printet modetøj og 3D-printede proteser er eksempler på anvendelser, hvor 3D-prints fleksibilitet bør værdsættes.
3D-printning af gummi er et område, der stadig er under forskning og endnu ikke er udviklet. Men for nuværende har vi ikke 3D-printteknologi til gummi, og indtil gummi bliver fuldt printbart, bliver vi nødt til at klare os med alternativer.
Og ifølge forskning kaldes de nærmeste alternativer til gummi termoplastiske elastomerer. Der findes fire forskellige typer fleksible materialer, som vi vil se nærmere på i denne artikel.
Disse fleksible 3D-printmaterialer kaldes TPU, TPC, TPA og Soft PLA. Vi starter med at give dig en kort oversigt over fleksible 3D-printmaterialer generelt.
Hvad er det mest fleksible filament?
At vælge fleksible filamenter til dit næste 3D-printprojekt vil åbne op for en verden af forskellige muligheder for dine print.
Du kan ikke blot printe en række forskellige objekter med dit flexfilament, men hvis du har en printer med dobbelt- eller flerhovedsekstruder, kan du også printe ret fantastiske ting med dette materiale.
Dele og funktionelle prototyper såsom skræddersyede klipklappere, stresskuglehoveder eller blot vibrationsdæmpere kan printes med din printer.
Hvis du er fast besluttet på at bruge Flexi-filament som en del af printningen af dine objekter, er du helt sikkert klar til at gøre din fantasi tættest på virkeligheden.
Med så mange muligheder tilgængelige i dag inden for dette felt, ville det være svært at forestille sig den tid, der allerede er gået inden for 3D-printning uden dette printmateriale.
For brugerne var det dengang en plage at printe med fleksible filamenter. Problemet skyldtes mange faktorer, der var kædet sammen om én fællesnævner: at disse materialer er meget bløde.
Blødheden af det fleksible 3D-printmateriale gjorde det risikabelt at printe dem med en hvilken som helst printer. I stedet havde man brug for noget virkelig pålideligt.
De fleste printere dengang stod over for problemet med skubbestrengeffekten, så når man på det tidspunkt skubbede noget uden nogen stivhed gennem en dyse, ville det bøje, vride og kæmpe imod den.
Enhver, der er bekendt med at hælde tråd fra en nål til syning af enhver form for stof, kan relatere til dette fænomen.
Bortset fra problemet med skubbeeffekten var fremstilling af blødere filamenter som TPE en meget herkulisk opgave, især med gode tolerancer.
Hvis du overvejer dårlig tolerance og begynder at fremstille, er der risiko for, at det filament, du har fremstillet, skal gennemgå dårlig detaljering, fastklemning og ekstruderingsproces.
Men tingene har ændret sig. I øjeblikket findes der en række bløde filamenter, hvoraf nogle endda har elastiske egenskaber og varierende niveauer af blødhed. Blød PLA, TPU og TPE er nogle af eksemplerne.
Shore-hårdhed
Dette er et almindeligt kriterium, som du måske ser hos filamentproducenter, der nævner det sammen med navnet på deres 3D-printmateriale.
Shore-hårdhed er defineret som målet for den modstand, ethvert materiale har over for indrykning.
Denne skala blev opfundet i fortiden, da folk ikke havde nogen reference, når de talte om hårdheden af et materiale.
Så før Shore-hårdheden blev opfundet, måtte folk bruge deres erfaringer til at forklare andres hårdhed af ethvert materiale, de havde eksperimenteret med, i stedet for at nævne et tal.
Denne skala bliver en vigtig faktor, når man overvejer, hvilket støbemateriale man skal vælge til fremstilling af en del af en funktionel prototype.
Så når du for eksempel ønsker at vælge mellem to typer gummi til at lave en støbeform af en stående ballerina i gips, vil Shore-hårdheden fortælle dig, at en gummi med en kort hårdhed på 70 A er mindre nyttig end gummi med en Shore-hårdhed på 30 A.
Når man arbejder med filamenter, vil man typisk vide, at den anbefalede Shore-hårdhed for et fleksibelt materiale ligger mellem 100A og 75A.
Hvor det fleksible 3D-printmateriale med en Shore-hårdhed på 100A naturligvis ville være hårdere end det med 75A.
Hvad skal man overveje, når man køber et fleksibelt filament?
Der er forskellige faktorer at overveje, når man køber filament, ikke kun fleksible filamenter.
Du bør starte fra et midtpunkt, der er det vigtigste for dig at have, noget som f.eks. materialekvaliteten, der vil resultere i en flot del af en funktionel prototype.
Så bør du tænke på pålidelighed i forsyningskæden, dvs. det materiale, du bruger én gang til 3D-printning, skal være kontinuerligt tilgængeligt, ellers ender du med at bruge et hvilket som helst begrænset udvalg af 3D-printmateriale.
Efter at have tænkt over disse faktorer, bør du overveje høj elasticitet og et bredt udvalg af farver. For ikke alle fleksible 3D-printmaterialer er tilgængelige i den farve, du ønsker at købe dem i.
Efter at have overvejet alle disse faktorer, kan du sammenligne virksomhedens kundeservice og pris med andre virksomheder på markedet.
Vi vil nu liste nogle af de materialer, du kan vælge til at printe en fleksibel del eller funktionel prototype.
Liste over fleksible 3D-printmaterialer
Alle de nedenfor nævnte materialer har nogle grundlæggende egenskaber, såsom at de er fleksible og bløde af natur. Materialerne har fremragende træthedsbestandighed og gode elektriske egenskaber.
De har ekstraordinær vibrationsdæmpning og slagstyrke. Disse materialer udviser modstandsdygtighed over for kemikalier og vejrforhold, og de har en god rive- og slidstyrke.
Alle er genanvendelige og har en god stødabsorberende evne.
Printerkrav til udskrivning med fleksible 3D-udskrivningsmaterialer
Der er nogle standarder, du skal indstille din printer til, før du udskriver med disse materialer.
Ekstruderens temperaturområde for din printer bør ligge mellem 210 og 260 grader Celsius, mens temperaturområdet for printlejet bør ligge fra omgivelsestemperatur til 110 grader Celsius, afhængigt af glasovergangstemperaturen for det materiale, du vil printe på.
Den anbefalede udskrivningshastighed ved udskrivning med fleksible materialer kan være alt fra så lav som fem millimeter pr. sekund til tredive millimeter pr. sekund.
Ekstrudersystemet på din 3D-printer bør være et direkte drev, og det anbefales at have en køleventilator for hurtigere efterbehandling af dele og funktionelle prototyper, som du fremstiller.
Udfordringer ved print med disse materialer
Der er selvfølgelig nogle punkter, du skal være opmærksom på, før du udskriver med disse materialer, baseret på de vanskeligheder, som brugerne tidligere har stået over for.
-Termoplastiske elastomerer er kendt for at blive dårligt håndteret af printerens ekstrudere.
-De absorberer fugt, så forvent at dit print vokser i størrelse, hvis filamentet ikke opbevares korrekt.
-Termoplastiske elastomerer er følsomme over for hurtige bevægelser, så de kan bule, når de skubbes gennem ekstruderen.
TPU
TPU står for termoplastisk polyurethan. Det er meget populært på markedet, så når man køber fleksible filamenter, er der stor sandsynlighed for, at dette materiale er det, man oftere vil støde på sammenlignet med andre filamenter.
Det er berømt på markedet for at udvise større stivhed og ekstruderingstolerance end andre filamenter.
Dette materiale har en god styrke og høj holdbarhed. Det har en høj elasticitet på omkring 600 til 700 procent.
Materialets shorehårdhed varierer fra 60 A til 55 D. Det har fremragende trykbarhed og er semitransparent.
Dens kemiske resistens over for naturligt fedt og olier gør det mere velegnet til brug med 3D-printere. Dette materiale har høj slidstyrke.
Det anbefales at holde din printers temperatur mellem 210 og 230 grader Celsius og printpladen mellem uopvarmet temperatur og 60 grader Celsius, når du udskriver med TPU.
Udskrivningshastigheden, som nævnt ovenfor, bør være mellem fem og tredive millimeter i sekundet, mens det anbefales at bruge Kapton- eller malertape til vedhæftning på underlaget.
Ekstruderen skal være direkte drevet, og køleblæseren anbefales ikke, i hvert fald ikke til de første lag af denne printer.
TPC
De står for termoplastisk copolyester. Kemisk set er de polyetherestere, der har en alternerende tilfældig længdesekvens af enten lange eller korte kædede glycoler.
De hårde segmenter i denne del er kortkædede esterenheder, mens de bløde segmenter normalt er alifatiske polyethere og polyesterglycoler.
Fordi dette fleksible 3D-printmateriale betragtes som et materiale af teknisk kvalitet, er det ikke noget, man ser så ofte som TPU.
TPC har en lav densitet med et elastisk interval på 300 til 350 procent. Dens Shore-hårdhed varierer fra 40 til 72 D.
TPC udviser god kemikalieresistens og høj styrke med god termisk stabilitet og temperaturbestandighed.
Når du udskriver med TPC, anbefales det at holde temperaturen i området 220 til 260 grader Celsius, en printpladetemperatur i området 90 til 110 grader Celsius og en udskrivningshastighed på samme niveau som TPU.
TPA
Den kemiske copolymer af TPE og nylon kaldet termoplastisk polyamid er en kombination af den glatte og skinnende tekstur, der kommer fra nylon, og den fleksibilitet, som er en velsignelse ved TPE.
Den har høj fleksibilitet og elasticitet i området 370 og 497 procent, med en Shore-hårdhed i området 75 og 63 A.
Den er exceptionelt holdbar og har en trykbarhed på samme niveau som TPC. Den har god varmebestandighed samt lagvedhæftning.
Printerens ekstrudertemperatur under printning af dette materiale bør ligge i området 220 til 230 grader Celsius, mens lejetemperaturen bør ligge i området 30 til 60 grader Celsius.
Printerens udskrivningshastighed kan være den samme som den anbefalede ved udskrivning på TPU og TPC.
Printerens lejeadhæsion skal være PVA-baseret, og ekstrudersystemet kan være et direkte drev såvel som Bowden.
Opslagstidspunkt: 10. juli 2023