Har du någonsin undrat varför 3D-utskriftstekniken blir alltmer framträdande och ersätter äldre traditionella tillverkningstekniker?
Om du försöker lista ner anledningar till varför denna omvandling sker, kommer listan säkerligen att börja med anpassning. Folk söker personalisering. De är mindre intresserade av standardisering.
Och det är på grund av denna förändring i människors beteende och 3D-utskriftsteknikens förmåga att tillgodose människors behov av personalisering, genom anpassning, som den kan ersätta traditionellt standardiseringsbaserade tillverkningstekniker.
Flexibilitet är en dold faktor bakom människors sökande efter personalisering. Och det faktum att det finns flexibelt 3D-utskriftsmaterial tillgängligt på marknaden som gör det möjligt för användare att utveckla fler och mer flexibla delar och funktionella prototyper är en källa till ren lycka för vissa användare.
3D-printade modekläder och 3D-printade protesarmar är exempel på tillämpningar där 3D-printningens flexibilitet bör uppskattas.
3D-utskrift av gummi är ett område som fortfarande är under forskning och som ännu inte har utvecklats. Men för närvarande har vi ingen 3D-utskriftsteknik för gummi, och tills gummi blir helt utskrivbart måste vi hantera alternativ.
Och enligt forskning kallas de närmaste alternativen till gummi termoplastiska elastomerer. Det finns fyra olika typer av flexibla material som vi kommer att titta närmare på i den här artikeln.
Dessa flexibla 3D-utskriftsmaterial kallas TPU, TPC, TPA och mjuk PLA. Vi börjar med att ge er en kortfattad översikt över flexibla 3D-utskriftsmaterial i allmänhet.
Vilket är det mest flexibla filamentet?
Att välja flexibla filament för ditt nästa 3D-utskriftsprojekt öppnar upp en värld av olika möjligheter för dina utskrifter.
Du kan inte bara skriva ut en mängd olika objekt med ditt flexfilament, utan om du har en skrivare med dubbla eller flerhuvudiga extruderhuvuden kan du också skriva ut ganska fantastiska saker med det här materialet.
Delar och funktionella prototyper som specialdesignade flip-flops, stresskulhuvuden eller helt enkelt vibrationsdämpare kan skrivas ut med din skrivare.
Om du är fast besluten att använda Flexi-filament som en del av dina utskrifter, kommer du garanterat att lyckas med att få dina fantasier att komma så nära verkligheten som möjligt.
Med så många alternativ som finns tillgängliga idag inom detta område skulle det vara svårt att föreställa sig den tid som redan har förflutit inom 3D-utskrift utan detta utskriftsmaterial.
För användare var det på den tiden ett riktigt jobb att skriva ut med flexibla filament. Smärtan berodde på många faktorer som kretsade kring ett gemensamt faktum, nämligen att dessa material är väldigt mjuka.
Mjukheten hos det flexibla 3D-utskriftsmaterialet gjorde det riskabla att skriva ut dem med vilken skrivare som helst, istället behövdes något riktigt pålitligt.
De flesta skrivare på den tiden hade problemet med trycksträngseffekten, så när man tryckte något utan någon styvhet genom ett munstycke, böjde sig, vred sig och kämpade mot det.
Alla som är bekanta med att hälla tråd ur en nål för att sy alla typer av tyg kan relatera till detta fenomen.
Bortsett från problemet med tryckeffekten var tillverkningen av mjukare filament som TPE en mycket herkulisk uppgift, särskilt med goda toleranser.
Om du överväger dålig tolerans och börjar tillverka, finns det risk att det filament du har tillverkat kan behöva genomgå dålig detaljering, fastklämning och extruderingsprocess.
Men saker och ting har förändrats, för närvarande finns det en rad mjuka filament, vissa av dem till och med med elastiska egenskaper och varierande nivåer av mjukhet. Mjuk PLA, TPU och TPE är några av exemplen.
Shore-hårdhet
Detta är ett vanligt kriterium som du kan se hos filamenttillverkare som nämner det bredvid namnet på sitt 3D-utskriftsmaterial.
Shorehårdhet definieras som måttet på motståndskraften som varje material har mot intryckning.
Denna skala uppfanns förr i tiden när folk inte hade någon referens när de pratade om hårdheten hos något material.
Så, innan Shore-hårdheten uppfanns, var folk tvungna att använda sina erfarenheter till andra för att förklara hårdheten hos vilket material de hade experimenterat med, snarare än att nämna en siffra.
Denna skala blir en viktig faktor när man överväger vilket gjutmaterial man ska välja för tillverkning av en del av en funktionell prototyp.
Så till exempel, när du vill välja mellan två gummin för att göra en gjutform av en stående ballerina i gips, skulle Shore-hårdheten säga att du har. Ett gummi med kort hårdhet 70 A är mindre användbart än gummi med en shore-hårdhet på 30 A.
Vanligtvis när man arbetar med filament vet man att den rekommenderade shore-hårdheten för ett flexibelt material varierar från 100A till 75A.
Där det flexibla 3D-utskriftsmaterialet som har en shorehårdhet på 100A uppenbarligen skulle vara hårdare än det som har 75A.
Vad ska man tänka på när man köper flexibelt filament?
Det finns olika faktorer att tänka på när man köper filament, inte bara flexibla sådana.
Du bör börja från en mittpunkt som är viktigast för dig att ha, något som materialkvaliteten som kommer att resultera i en snygg del av en funktionell prototyp.
Sedan bör du tänka på tillförlitligheten i leveranskedjan, dvs. det material du använder en gång för 3D-utskrift, bör vara kontinuerligt tillgängligt, annars skulle du sluta med att använda ett begränsat utbud av 3D-utskriftsmaterial.
Efter att ha tänkt på dessa faktorer bör du tänka på hög elasticitet och ett brett utbud av färger. För alla flexibla 3D-utskriftsmaterial finns inte tillgängliga i den färg du vill köpa dem i.
Efter att ha beaktat alla dessa faktorer kan du jämföra företagets kundservice och pris med andra företag på marknaden.
Vi kommer nu att lista några av de material du kan välja för att skriva ut en flexibel del eller funktionell prototyp.
Lista över flexibla 3D-utskriftsmaterial
Alla nedan nämnda material har några grundläggande egenskaper, såsom att de är flexibla och mjuka till sin natur. Materialen har utmärkt utmattningsbeständighet och goda elektriska egenskaper.
De har extraordinär vibrationsdämpning och slagtålighet. Dessa material uppvisar motståndskraft mot kemikalier och väder, och de har god riv- och nötningsbeständighet.
Alla är återvinningsbara och har en god stötdämpande förmåga.
Skrivarkrav för utskrift med flexibla 3D-utskriftsmaterial
Det finns vissa standarder att ställa in din skrivare på innan du skriver ut med dessa material.
Skrivarens extrudertemperatur bör ligga mellan 210 och 260 grader Celsius, medan bäddens temperatur bör ligga mellan omgivningstemperatur och 110 grader Celsius, beroende på glasövergångstemperaturen för det material du vill skriva ut på.
Den rekommenderade utskriftshastigheten vid utskrift med flexibla material kan vara allt från så lågt som fem millimeter per sekund till trettio millimeter per sekund.
Extrudersystemet i din 3D-skrivare bör vara direktdrivet och det rekommenderas att du har en kylfläkt för snabbare efterbehandling av delar och funktionella prototyper som du tillverkar.
Utmaningar vid utskrift med dessa material
Naturligtvis finns det vissa punkter som du behöver ta hand om innan du skriver ut med dessa material, baserat på de svårigheter som användare har stött på tidigare.
-Termoplastiska elastomerer är kända för att hanteras dåligt av skrivarens extrudrar.
-De absorberar fukt, så förvänta dig att ditt tryck ökar i storlek om filamentet inte förvaras korrekt.
-Termoplastiska elastomerer är känsliga för snabba rörelser så de kan bucklas när de trycks genom extrudern.
TPU
TPU står för termoplastisk polyuretan. Det är väldigt populärt på marknaden, så när man köper flexibla filament är det mycket troligt att det är detta material man ofta stöter på jämfört med andra filament.
Det är känt på marknaden för att uppvisa större styvhet och enklare extrudering än andra filament.
Detta material har hyfsad styrka och hög hållbarhet. Det har ett högt elastiskt intervall på i storleksordningen 600 till 700 procent.
Materialets shorehårdhet varierar från 60 A till 55 D. Det har utmärkt tryckbarhet och är halvtransparent.
Dess kemiska resistens mot naturliga fetter och oljor gör det mer lämpligt att använda med 3D-skrivare. Materialet har hög nötningsbeständighet.
Du rekommenderas att hålla skrivarens temperatur mellan 210 och 230 grader Celsius och skrivarens temperatur mellan ouppvärmd och 60 grader Celsius när du skriver ut med TPU.
Utskriftshastigheten, som nämnts ovan, bör ligga mellan fem och trettio millimeter per sekund, medan det för vidhäftning på underlaget rekommenderas att använda Kapton- eller målartejp.
Extrudern bör vara direktdriven och kylfläkten rekommenderas inte, åtminstone inte för de första lagren i den här skrivaren.
TPC
De står för termoplastisk sampolyester. Kemiskt sett är de polyeterestrar som har en alternerande slumpmässig längdsekvens av antingen långa eller kortkedjiga glykoler.
De hårda segmenten i denna del är kortkedjiga esterenheter, medan de mjuka segmenten vanligtvis är alifatiska polyetrar och polyesterglykoler.
Eftersom detta flexibla 3D-utskriftsmaterial anses vara ett material av teknisk kvalitet är det inte något man ser lika ofta som TPU.
TPC har en låg densitet med ett elastiskt intervall på 300 till 350 procent. Dess Shore-hårdhet varierar mellan 40 och 72 D.
TPC uppvisar god kemikaliebeständighet och hög hållfasthet med god termisk stabilitet och temperaturbeständighet.
När du skriver ut med TPC rekommenderas det att hålla temperaturen mellan 220 och 260 grader Celsius, bäddtemperaturen mellan 90 och 110 grader Celsius och utskriftshastigheten lika med TPU.
TPA
Den kemiska sampolymeren av TPE och nylon, kallad termoplastisk polyamid, är en kombination av den slät och glansiga texturen från nylon och den flexibilitet som är en välsignelse med TPE.
Den har hög flexibilitet och elasticitet i intervallet 370 och 497 procent, med en Shore-hårdhet i intervallet 75 och 63 A.
Den är exceptionellt hållbar och har en tryckbarhet på samma nivå som TPC. Den har god värmebeständighet samt god vidhäftning mellan lager.
Skrivarens extrudertemperatur vid utskrift av detta material bör ligga i intervallet 220 till 230 grader Celsius, medan bäddtemperaturen bör ligga i intervallet 30 till 60 grader Celsius.
Skrivarens utskriftshastighet kan vara densamma som rekommenderas vid utskrift av TPU och TPC.
Skrivarens bäddvidhäftning bör vara PVA-baserad och extrudersystemet kan vara både direktdrivet och Bowden-drivet.
Publiceringstid: 10 juli 2023