TPU-пластик (REC Easy Flex): как печатать, характеристики и свойства

Филамент TPU (REC Easy Flex) дает возможность печатать гибкие, эластичные и долговечные детали из термопластичного полиуретана.

Основные преимущества и недостатки TPU (REC Easy Flex)

Easy Flex (TPU) — самый эластичный и износостойкий материал в линейке гибких полимеров REC, обладающий высокой стойкостью к маслам, бензинам, щелочам и некоторым кислотам, высокой износостойкостью и отличной прочностью при деформации на изгиб и растяжение.

Материал морозостоек, держит довольно высокие температуры при нагревании и практически не стареет при облучении ультрафиолетом (красители могут деградировать, но физико-механические свойства самого материала сохраняются), обладает хорошей устойчивостью к морской воде, жирам, не подвержен воздействию микробов или бактерий.

Отличная стойкость к воздействию окружающей среды делает ТПУ прекрасным выбором для изготовления деталей, предназначенных для эксплуатации на открытом воздухе. Более того, ТПУ обладает низкой уязвимостью к пластической деформации или «ползучести», то есть хорошо сохраняет форму при продолжительной и многократной деформации, что позволяет использовать этот полимер в производстве функциональных деталей, работающих на изгиб, сжатие и растяжение.

В промышленности термопластичный полиуретан наиболее часто служит альтернативой резине из натурального каучука и применяется в производстве уплотнителей и сантехнических прокладок, профилей и шлангов, автомобильных шин и покрышек, амортизаторов и демпферов, различных крепежных, соединительных и декоративных элементов, обувных подошв и ортопедических вкладок, фрикционных накладок на ручные инструменты, обмотки силовых кабелей и компонентов электротехнического оборудования, спортивного инвентаря и многого другого.

Главный недостаток ТПУ в плане 3D-печати заключается в относительно высокой сложности работы с этим материалом при использовании FDM 3D-принтеров, обусловленной его основным качеством — гибкостью. Тем не менее, при должной подготовке эта проблема успешно решается (см. рекомендации ниже).

Общие характеристики TPU (REC Easy Flex):

• Плотность: 1,15 г/см^3
• Температура эксплуатации: от -35°С до +100°С
• Температура размягчения: н/д

Механические характеристики REC Easy Flex:

• Ударная вязкость по Изоду: не разрушается
• Прочность при растяжении вдоль слоев: 27,96 МПа
• Модуль упругости при растяжении вдоль слоев: 74 МПа
• Прочность на изгиб: 3,5 МПа
• Модуль упругости на изгиб: 68 МПа
• Максимальная нагрузка на изгиб: 4,8 Н
• Прочность при растяжении поперек слоев: н/д
• Модуль упругости при растяжении поперек слоев: н/д
• Максимальная нагрузка на растяжение: 662 Н
• Прочность на сжатие: 6 МПа
• Модуль упругости на сжатие: 44 МПа
• Максимальная нагрузка на сжатие: 670 Н
• Коэффициент удлинения: 617%
• Биоразлагаемость: н/д
• Диэлектрическая проницаемость: н/д
• Предел текучести при растяжении и температуре 23°С: н/д
• Прочность при изгибе 2,8 мм/мин. 23°C: н/д
• Твердость по Шору (шкала A): 95
• Масло- и бензостойкость (максимальное изменение формы за 24 часа): н/д
• Кислородный индекс, %O2 по ГОСТ 21793-76: н/д
• Массовая доля золы по ГОСТ 15973: н/д

Рекомендации по подготовке к 3D-печати TPU (REC Easy Flex)

Термопластичный полиуретан весьма гигроскопичен, то есть хорошо впитывает влагу. В случае проблем с межслойной адгезией и появлением дефектов на укладываемых слоях (неровностей, пузырьков, расслоения) филамент необходимо просушить. При правильной температуре 3D-печати и использовании сухого материала получаемые изделия будут демонстрировать очень высокую прочность на разрыв.

При работе с Easy Flex рекомендуется не спешить и ограничивать скорость укладки. Точные значения зависят от используемого оборудования, но ориентировочно следует выставить скорость печати в районе 25 мм/c — можно выше, если материал будет хорошо подаваться и схватываться. Так как ТПУ эластичен, ретракт стоит выставить на более высокое значение, чем при работе с жесткими пластиками — порядка 3 мм.

Рекомендуется избегать боуденовской подачи филамента (раздельной установки подающего механизма и головки с соединением через длинную трубку) в пользу директ-экструдеров (цельных сборок подающего механизма и хотэнда). Минимизация дистанции между шестернями подающего механизма и входным каналом хотэнда поможет с проблемами, вызываемыми изгибом и сжатием прутка под нагрузкой, в том числе наматыванием филамента на шестерни. Прижим подающих шестерней должен быть упругим, но не слишком сильным во избежание деформации филамента, что опять-таки может привести к перебоям в подаче материала.

Для повышения адгезии к рабочей поверхности рекомендуется использовать подогрев столика и наносить адгезионные средства — лаки или клеи, например универсальный состав The3D. Обдув укладываемого материала не должен быть слишком сильным (не более 20%), чтобы слои успевали хорошо схватываться. Как правило, обдув следует использовать только при 3D-печати небольших моделей с коротким временем построения слоев.

Печатать на рафтах не рекомендуется, так как материал почти не подвержен термоусадке, а вспомогательные структуры лишь усложнят постобработку. Как вариант, перед 3D-печатью основной модели можно построить юбку исключительно для проверки стабильности подачи расплава.

Подробная информация об адгезионных свойствах REC Flex и других материалов при мультиматериальной 3D-печати доступна по этой ссылке.

Рекомендуемые настройки для 3D-печати материалом TPU (REC Easy Flex):

• Температура сопла: 215-235°C
• Температура стола: 30-60°C
• Обдув: 20%
• Рекомендуемые адгезионные средства: клей The3D, синий скотч
• Минимальный диаметр сопла: 0,4 мм

Хранение TPU (REC Easy Flex)

Как упоминалось выше, термопластичный полиуретан гигроскопичен, а потому настоятельно рекомендуется хранить неиспользуемые филаменты в герметичных пакетах или контейнерах, предварительно поместив внутрь пакетик силикагеля.

При необходимости филамент можно просушить с помощью специализированного оборудования, фруктосушилки или электрической духовки при температуре 50°С в течение как минимум четырех часов. Ускорять процесс посредством повышения температуры не рекомендуется, так как это может привести к повреждению материала.

Перед загрузкой материала в экструдер рекомендуется убедиться в отсутствии пыли на филаменте, способной образовывать нагар в хотэнде. При необходимости филамент можно очистить прямо во время 3D-печати, пропуская филамент через простой поролоновый фильтр (например, такой или такой) по пути от катушки к хотэнду.

Подробнее о хранении и сушке филаментов из разных материалов рассказывается в статьях по ссылкам ниже:

Хранение филамента

Сушка пластика

Постобработка TPU (REC Easy Flex)

Как и другие эластичные материалы, термопластичный полиуретан не поддается точной механической обработке, например шлифованию. Единственный практичный вариант — обрезание артефактов и вспомогательных структур режущими инструментами.

В плане химической обработки достоинства ТПУ тоже быстро превращаются в недостатки: высокая химическая стойкость не позволяет сглаживать поверхности многими общедоступными растворителями. Для химической обработки потребуется диметилформамид, тетрагидрофуран, этилацетат, циклогексанон или диметилацетамид со строгим соблюдением техники безопасности во всех случаях.

Для склеивания можно использовать эпоксидные смолы, цианоакрилат (супер-клей) или полиуретановые клеи, однако любые клеящие составы могут оказаться слабым местом в функциональных деталях, поэтому рекомендуется по возможности сразу печатать цельные изделия.

При покраске стоит помнить о гибкости материала и избегать твердых грунтов и лаков, если изделие будет подвержено нагрузкам. Как вариант, для сглаживания поверхностей и покраски можно использовать жидкие резины, при необходимости с добавлением красящих пигментов.

Безопасность TPU (REC Easy Flex)

В целом, материал совершенно безвреден при нормальных условиях эксплуатации, однако пока не протестирован на безопасность при продолжительном контакте с пищевыми продуктами. Объем выделяемых летучих веществ не должен превышать максимально допустимые концентрации, но 3D-печать все равно рекомендуется осуществлять в хорошо проветриваемых помещениях, по возможности оснащенных вытяжкой в непосредственной близости от оборудования.

Сертификаты безопасности публикуются в специальном разделе нашего сайта.

Испытания REC Easy Flex

Наша компания последовательно проводит испытания выпускаемых филаментов для 3D-принтеров. С отчетами об испытаниях* REC Easy Flex можно ознакомиться по ссылкам ниже:

На изгиб

На разрыв вдоль слоев

На сжатие

*все испытания проводились на напечатанных образцах с толщиной слоя 0.2мм