TPU filament in 3D printen – gebruik en eigenschappen in een oogopslag

TPU filament de alleskunner in 3D printen? Voor- en nadelen, eigenschappen, printerinstellingen en nog veel meer – hier krijgt u een overzicht van wat TPU kan en waar het thermoplastisch elastomeer wordt gebruikt.

Wat is TPU filament?

Voor 3D-printen kunt u verschillende printmaterialen gebruiken, zoals TPU filament. Wilt u meer gedetailleerde informatie over deze composietkunststof, kijk dan eens naar het artikel “Wat is filament” van threedom.

Wanneer we spreken van TPU filament, bedoelen we thermoplastisch elastomeer; polyurethaan dat kan worden gevormd zonder chemische veranderingen. TPU staat voor thermoplastisch polyurethaan. Deze kunststof is rubberachtig en dus elastisch. Dit is een belangrijk aspect als u onder meer zegels en smartphonehoesjes wilt bedrukken met een warmtebed. Verantwoordelijk hiervoor zijn de meerfazige systemen met thermoplastische harde fase en de elastomere zachte fase. Om alle processen tot aan het resultaat in detail te begrijpen, zou een graad in de natuurkunde op zijn plaats zijn. Maar met TPU filament kunnen 3D-objecten natuurlijk ook zonder een natuurkundige opleiding worden gemaakt en flexibel worden gevormd.

Voordelen TPU filament

Het spreekt vanzelf dat TPU filament een rekbare kunststof is door de flexibele verwerking. TPU kan zonder problemen worden verwerkt tussen 220° en 250° druktemperatuur. Niettemin moet u weten dat de temperatuur enigszins varieert tussen de aanbiedingen van verschillende fabrikanten. Bovendien zijn er bepaalde beperkingen bij het 3D-printen die van invloed zijn op de verwerking van TPU, zoals: de printsnelheid, de complexiteit van het geprinte object (hoe groter, hoe meer materiaal je nodig hebt voor de stabiliteit) en het type printer. Waarschijnlijk de belangrijkste basis voor een optimaal printresultaat is het eigenlijke TPU polymeermateriaal. Zoals met elk product, geldt ook hier hetzelfde: Kwaliteit zorgt voor een lange levensduur.

Als u TPU filament wilt gebruiken voor uw project, zult u profiteren van de goede weerbestendigheid, de hoge UV-stabiliteit en de hoge scheur- en slijtvastheid. Zelfs na bewerking is TPU bestand tegen vetten en oliën en tegen sommige oplosmiddelen. Welke kleur u ook kiest, geniet van de kleurvastheid van het thermoplastisch polyurethaan!

Nadelen – TPU is er niet in goud dat glanst

Zoals elk printmateriaal heeft ook TPU filament enkele nadelen. De nadelen hangen echter altijd af van de eigenlijke verwerking en de eigen eisen van de drukker.

Zoals u in de titel kunt zien, is TPU niet verkrijgbaar in glanzend goud. Maar u kunt nog steeds kiezen tussen de gebruikelijke kleuren zwart, wit, rood en blauw. Sommige fabrikanten gaan nog een stap verder en maken het filament overtuigend in RAL-kleuren (o.a. geel, groen, brons). Vindt u niet wat u zoekt, dan kunt u tegen een meerprijs het drukwerk in uw persoonlijke kleur uit het RAL-palet laten maken.

Hoewel het TPU filament verwerkt kan worden voor veelzijdige 3D print producten, is het thermoplastisch polyurethaan niet voedselveilig.

Een ander nadeel is de prijs van het TPU filament. In tegenstelling tot PLA, ABS of PETG filament, moet u voor TPU meer betalen. Uitgaande van de basiskleur wit, moet u rekenen tussen 20 euro (500 g spoel) en 32 euro (1000 g spoel). Er zijn ook geen bovengrenzen aan de prijs.

Wat we nooit mogen vergeten is de milieuvriendelijkheid of duurzaamheid van onze 3D-producten. Hoewel het onderzoek de laatste jaren al grote sprongen heeft gemaakt, is het TPU-filament nog steeds niet overtuigend.

Toepassingsvoorbeelden – Waarvoor kan TPU worden gebruikt?

TPU filament biedt door zijn voordelen een brede waaier van toepassingen in 3D printing. Dit betekent dat verschillende industrieën baat hebben bij het flexibele drukmateriaal, dat bovendien slijtvast is en bestand is tegen tractie.

TPU is bijzonder geschikt:

• voor driedimensionale afdichtingen,
• voor flexibele verbindingen en aansluitingen,
• als een dempend en dempend element.

TPU wordt vaak gebruikt in de sportindustrie. De kunststof is dermatologisch veilig en is geschikt voor de productie van fitness-polsbandjes, beschermers en afdichtingen op fitnessapparatuur, trainingshulpmiddelen en waterapparatuur. Bent u een sportman? Dan ken je de hoge eisen aan sportschoenen. TPU is bijzonder geschikt voor de productie ervan. Dat komt omdat het plastic bestand is tegen onder meer water en lage temperaturen.

Ruimtevaartingenieurs hebben TPU filament ontdekt voor hun werk. Zij verwerken instrumentenpanelen en sensoren van thermoplastisch elastomeer – een goede basis voor een veilige lucht- en ruimtevaart. De automobielindustrie profiteert van dezelfde gebieden. Voertuigen worden onder meer uitgerust met hendels, sensoren en instrumentenpanelen met TPU.

Met welke instellingen wordt TPU bedrukt?

Voor 3D-printen met TPU moeten enkele instellingen worden gemaakt. Deze instellingen zijn echter slechts een algemene indicatie, aangezien de kwaliteit van het thermoplastisch polyurethaan een doorslaggevende rol speelt:

• lage afdruksnelheid (tussen 15 en 20 mm/s)
• Verhoog indien nodig de extrusiefactor enigszins om een optimale hechting van de lagen en perimeters te verzekeren.
• Het deactiveren van de retract op de 3D printer om uitrekken en samendrukken in de nozzle te voorkomen.

Een belangrijke voorwaarde voor het bedrukken van TPU is een geschikt extrudersysteem dat bestand is tegen de maximumtemperatuur van 250°.

Waarmee moet rekening worden gehouden bij het bedrukken van TPU?

Voordat u begint met het definitief bedrukken van TPU, zijn testafdrukken onontbeerlijk. Het printmateriaal varieert van fabrikant tot fabrikant, dus u moet de juiste temperatuurinstelling voor uw project uitproberen. Het is nuttig om de testafdrukken te proberen van 220° oplopend tot 250°. Zelfs indien een verwarmd printbed (heatbed) geen vereiste is, kan het gebruik ervan tot een maximum van 60° een optimaal printresultaat garanderen.

Elk 3D print eind profiteert van de flexibiliteit van het TPU filament. Het gebruik van een lage Infillis hiervoor verantwoordelijk. Bij stijvere voorwerpen is het beter de Infillte verhogen.

Om ervoor te zorgen dat u altijd kunt profiteren van de beste kwaliteit van uw TPU filament voor het printen, moet u ervoor zorgen dat het op een waterdichte en vochtbestendige manier wordt opgeslagen. Vacuümzakken of containers met deksel zijn hiervoor geschikt.

Is TPU beginnersvriendelijk?

Het is moeilijk om een algemeen antwoord te geven op de vraag of een en ander voor beginners geschikt is. Er is immers nog geen meester uit de hemel gevallen, en 3D-printen brengt voor sommige projecten de nodige hordes met zich mee. Toch kan worden gesteld dat TPU-printen beginnersvriendelijk is als de omstandigheden goed zijn. Je hebt dus de juiste 3D printer nodig die TPU filament optimaal kan verwerken. Daarnaast zijn de bovengenoemde voorwaarden en instellingen van doorslaggevend belang, evenals kennis over de verwerking van TPU. En last but not least: uw motivatie en wat geduld om uw gewenste project te verwezenlijken.

Kan TPU gelijmd worden?

Ja, TPU kan gelijmd worden. Het plastic is bestand tegen krassen en sneden. Toch heeft het een kleine tekortkoming. Het soepele plastic is moeilijk te bewerken, dus is het zinvol lijm te gebruiken voor een objectief resultaat. Lijmen gaat het best met cyanoacrylaatlijm; een transparante superlijm.

Voor het lijmen moeten de te lijmen oppervlakken droog zijn en vrij van stof en vet. Ze moeten ook perfect bij elkaar passen. De lijm werkt het best wanneer hij dun wordt aangebracht. Het volgende geldt: hoe dunner de kleeffilm, hoe sterker het effect.

Is nabewerking van TPU filament mogelijk?

Het object is geprint, maar moet nog worden afgewerkt voor een uniform ogend oppervlak? Met de juiste techniek is afstemmen in een paar stappen gebeurd.

Wij zijn afgestapt van het machinaal bewerken van het TPU-oppervlak en gebruiken in plaats daarvan onze handmatige en machinale slijpcapaciteiten. Schuren kan de ruwheid van het oppervlak verminderen en bijdragen tot een aangenaam gevoel. Toch moet u voorzichtig schuren; benader het bedrukte object altijd met “fluwelen handschoenen”. Dit komt doordat slijpprocessen warmte genereren door wrijving en omgekeerd vervorming van het voorwerp optreedt. Gebruik schuurpapier, een Dremel met hulpstukken en beschermende kleding zoals een veiligheidsbril en een ademhalingstoestel voor het schuren!

Iedereen die met 3D-printers werkt, heeft al een goede verbeelding. Het voorwerp moet immers al duidelijk “verschijnen” voor de afdruk. Toch lopen de dingen soms anders dan verwacht en een beetje kleur kan wonderen doen. Een object met TPU kan worden geënsceneerd met verf en vernis. Acrylverf en spuitverf zijn hiervoor de beste opties. Voor de kleurafstemming hebt u naast verf en vernis ook beschermende kleding met een veiligheidsbril en een ademhalingsmasker nodig, alsmede een kleefspray voor plastic onderdelen.

Wat is het verschil tussen TPU en TPE?

Als u zoekt naar informatie over TPU, komt u bijna automatisch TPE tegen. TPE is de hoofdcategorie “thermoplastisch elastomeer”; TPU is een verwante hoofdgroep en staat voor thermoplastisch polyurethaan. Niet alleen de namen verschillen, maar ook hun toepassingsgebieden bij 3D-printen.

TPE wordt vooral gebruikt in de automobiel- en de medische industrie en is een overtuigende combinatie van rubber en kunststof. TPE wordt ook aangetroffen in de elektronica-industrie, bijvoorbeeld als kabelmantels. De sportindustrie vertrouwt onder meer op yogamatten van TPE, die vrij zijn van PVC en andere giftige weekmakers. Het rubberachtige drukmateriaal is verkrijgbaar in vele kleuren, heeft een lagere hardheid en is matig bestand tegen chemicaliën.

TPU daarentegen wordt onder meer gebruikt voor covers van mobiele telefoons, schoenzolen, sportartikelen (beschermbrillen en -vinnen) en instrumentenpanelen van auto's. De rubberachtige tot harde kunststof kan een glad of ruw oppervlak hebben en is een bijzonder soepel drukmateriaal. De kleurenselectie van TPU is vrij klein. TPU heeft een hoge hardheid en slijtvastheid.