TPU 3D 打印：3D 打印柔性部件指南
您有没有想过 3D 打印柔性零件？如果是这样，众所周知，热塑性聚氨酯或 TPU 绝对是一种可以添加到您的清单中的材料。
TPU 3D 打印提供了其他 3D 打印材料（如 ABS、PLA 或尼龙）无法实现的独特可能性。结合塑料和橡胶的特性，TPU 可以生产弹性、高度耐用且易于弯曲或压缩的部件。
在今天的教程中，我们将探索 TPU 的优势和应用、支持该材料的技术，以及帮助您尽可能轻松高效地使用 TPU 进行 3D 打印的一些技巧。
查看有关 3D 打印塑料的其他指南：
使用 ABS 塑料进行 3D 打印：您需要知道的一切
PLA 3D 打印：您需要知道的一切
FDM 3D 打印：ASA、PETG 和 PC 灯丝的比较
尼龙 3D 打印：您需要知道的一切
ULTEM 和 PEEK：高性能 3D 打印材料的终极指南
热塑性聚氨酯（TPU）属于热塑性弹性体家族，结合了热塑性塑料和橡胶（热固性）的最佳性能。
您可能更熟悉术语 TPE - 或 ThermoPlastic Elastomer。 TPE 以前是柔性 3D 打印的首选材料，是一种非常柔软的橡胶状塑料，可以弯曲或拉伸而不会变形。然而，其柔软性使得 TPE 成为机器挤出机进行 3D 打印极具挑战性的材料。
另一方面，TPU 可以被认为是 TPE 的更新版本。 TPU具有橡胶般的弹性、高抗撕裂性和耐磨性、高断裂伸长率和热稳定性。
除此之外，TPU 还耐油、油脂和各种溶剂。 TPU 比 TPE 更坚固，因此也更容易进行 3D 打印。
消费品
对于消费品，TPU 非常适合用于生产配件，例如手机壳和鞋类部件。
2015 年，New Balance 创造了采用 TPU 3D 打印中底的跑鞋。使用 3D Systems 的 DuraForm Flex TPU、3D 打印和衍生式设计，这家鞋类巨头能够在其中底以及强度、最佳重量和耐用性方面实现高度的灵活性。
医疗
TPU 的另一个有趣应用是在医疗领域。例如，该材料可用于创建骨科模型。 2016 年，美国公司 Graphene 3D Lab 推出了一种导电 TPU 灯丝，适用于生产柔性电子产品，包括腕带等可穿戴医疗设备。
汽车
TPU 对油和油脂具有很高的耐化学性，因此非常适合汽车应用，如密封件、垫圈、塞子、管子和保护应用。
一个创新的例子是中国初创公司 XEV Limited 生产的 3D 打印电动汽车。这辆车由大约 100 个零件组成，其中许多零件是用 TPU 以及 PLA 和尼龙 3D 打印的。
如果您想使用这种柔性材料探索 3D 打印，有两种主要技术可供选择：选择性激光烧结 (SLS) 和熔融沉积建模 (FDM)。
让我们深入探讨每种方法的可能性。
选择性激光烧结（SLS）是一种粉末床融合3D打印技术，利用激光束选择性熔化和融合粉末材料。
SLS 为工业制造提供了许多优势，因为该技术能够生产具有出色机械性能的功能部件。此外，SLS 不需要支撑结构，允许自由形状的零件没有任何支撑去除标记。但是，零件需要某种形式的后处理才能获得更好的表面光洁度。
最初，该技术用于各种类型的尼龙，但随着材料研究的最新进展，现在可以烧结 TPU 粉末。
目前市场上提供不同肖氏硬度TPU粉末的厂家有几家：
– 3D Systems 提供其专有的 DuraForm TPU 弹性体，该弹性体与其 Pro 60 HD-HS 3D 打印机兼容。
– 法国 AM 专家 Prodways 在其材料组合中使用 TPU-70A，断裂伸长率超过 300%。配合TPU-70A，肖氏硬度可根据能量输入进行调整。
– 2017 年，德国材料制造商 Advanc3D 推出了 Adsint TPU 80 shA 材料，据说是 SLS 技术可商用的最具弹性的材料。
最小壁厚
最小特征尺寸
复杂的设计
逃生孔
FDM 技术也可用于 TPU 长丝。
在制造 TPU 零件时使用 FDM 代替 SLS 有两个主要好处：首先，FDM 更便宜；其次，用细丝而不是粉末生产 TPU 零件通常更快。
另一方面，使用 FDM 使用 TPU 细丝进行 3D 打印会导致零件尺寸精度较低，可见打印层无法平滑。此外，由于 TPU 是一种柔软的材料，特别是与 ABS 和 PLA 热塑性塑料相比，TPU 长丝会在挤出机机构中弯曲，导致长丝卷曲和挤出机堵塞。然而，材料的柔软性使 TPU 印刷品中的层与层粘合力强而耐用。
基本打印机要求：
建议的挤出温度范围在 225-250°C 之间，具体取决于您拥有的 3D 打印机和 TPU 细丝的类型。但是，请记住，在较高温度下进行打印将使灯丝熔化得更快，并且更容易从喷嘴中流出。
速度
TPU 通常在较慢的速度下打印效果最佳。最好将平均速度设置为一半 (15 mm/s – 20 mm/s) 以确保高质量的打印。
挤出倍增器是 3D 打印机的设置，可让您控制从喷嘴出来的细丝数量或仅控制挤出流量。由于 TPU 细丝在印刷过程中可能会被错误地挤出，从而导致层和周边的粘合不当。处理这个问题的一种方法是稍微增加你的挤压倍数。
撤回
回缩是 3D 打印机中的一种机制，它将细丝向后拉入挤出机，以防止熔化的细丝渗出。此功能对于 PLA 和 ABS 等刚性长丝非常有用，但是，对于 TPU 长丝，回缩可能具有挑战性并可能导致堵塞。这就是为什么强烈建议禁用回缩以防止喷嘴中的柔性灯丝拉伸和压缩的原因。
筏子和裙子
木筏是一个一次性的水平面，上面印有一部分，用于防止翘曲。但是，由于 TPU 部件通常不会翘曲，因此在使用 TPU 进行 3D 打印时不建议使用筏板，至少是因为它们会因高打印速度而导致额外的打印问题。相比之下，明智的做法是打印一条裙子——在印花周围有几圈材料——以检查长丝的流动并确保前几层的成功。
然而，由于材料的独特属性，使用 TPU 进行 3D 打印可能会很棘手，这就是为什么在打印前了解 TPU 的可能性和局限性很重要的原因。通过本指南，我们希望您现在可以顺利生产 3D 打印的 TPU 部件。 
什么是 TPU？
优点 缺点 应用程序 弹性和柔软的材料吸湿性体育用品根据断裂伸长率可以非常有弹性容易拉丝和堵塞保护套低翘曲和收缩需要在低温下印刷汽车衬套耐化学性难以后处理减振组件良好的抗冲击性良好的减振和冲击有多种颜色可供选择应用
TPU的应用范围很广。例如，它是 3D 打印柔性功能原型或需要弯曲和压缩的最终用途零件的不错选择。
可用的 TPU 材料
材料制造商 材料品牌 肖氏 A 硬度 关键属性 技术 3D SystemsDuraForm TPU 弹性体肖氏 A 硬度可以变化耐磨和抗撕裂
易于加工
断裂伸长率 200%SLS ProdwaysTPU-70A70A高分辨率
伸长率断裂伸长率高于 300%SLS Advanc3DAdsint TPU 80 shA80A良好的耐磨性和耐化学性
断裂伸长率 600%SLS SinteritFlexa Soft40-55AE 断裂伸长率 137%SLS SinteritFlexa Black80-90AE 断裂伸长率 LSSinteritFlexa-S7050A%S705Flexa9 （可调）断裂伸长率 137%SLS SinteritFlexa Bright79AE 断裂伸长率 317%SLS LUVOCOMLUVOSINT® TPU 92 Shore A88A 高强度和高耐磨性
断裂伸长率 500%SLS LubrizolEstane® F3D-TPU4D温度柔韧性和紫外线稳定性FFF、SLS、Multi Jet Fusion (MJF) LubrizolEstane® 3D TPU F50D-045SR GP50D高刚度，具有出色的耐化学性和耐油性FFF、SLS、MJF LubrizolEstane® 3D TPU F98A-030CR HC98A出色的机械性能，低磨损nkage FFF、SLS、MJF LubrizolEstane® 3D TPU F75D-035 TR UV75D提供高模量和优异的加工特性FFF、SLS、MJF NinjatekNinjaflex TPU85AA耐磨性比ABS好20%，比PLA好68%
耐化学品
断裂伸长率 660%FFF NinjatekCheetah TPU95A 极佳的冲击强度
耐磨性比 ABS 好 40%，比 PLA 好 76%
断裂伸长率 580%FFF NinjatekArmadillo TPU75DRigid，耐磨, 坚韧
出色的桥接能力和几乎无翘曲 FFF PolymakerPolyFlex™ TPU9595AE易于加工
断裂伸长率 330%FFFrigid.inkrigid.ink TPU94AT 坚固耐用
断裂伸长率 500%FFF MatterHackersMatterHackers PRO TPU95AR 耐磨损、油脂和油 FFF FillamentumFlexfill TPU92A 和 98AO 耐油
优异的层间附着力 FFF使用 TPU 进行 3D 打印：技术
选择性激光烧结
使用 TPU 粉末时的设计技巧
1.5 毫米是使用 TPU 粉末时的最小壁厚。壁厚为 1.5 毫米的 3D 打印部件将非常灵活，但您也可以通过将壁厚增加到 3 毫米来使部件更加坚固。
在为您的 TPU 零件设计细节时，请确保它们的尺寸至少为 0.5 毫米。为了浮雕和雕刻细节的可见性，它们的高度和宽度不应小于1.5毫米。
作为一种粉末床技术，SLS 可以创建封闭和互锁的部件，无需组装单独打印的组件。为使此操作成功，请记住零件之间的间隙应至少为 1 毫米。对于大型物体，应增加间隙。
空心零件可能很有用，因为它可以减少打印时间并节省材料。但是，这样做时，请不要忘记将直径至少为 1.5 毫米的设计孔考虑在内，以帮助清除打印过程后粘在零件内部的粉末。熔融沉积建模
使用 TPU 细丝进行 3D 打印的 5 个技巧
印刷温度
挤压倍数 结论
TPU 是一种非常有用的材料，具有独特的性能和广泛的应用前景。
3D打印