Flex 3D 打印长丝说明：材料、特性和专家指南

什么是 Flex 3D 打印？

柔性 3D 打印这一术语用于描述使用由 TPE 制成的柔性长丝逐层创建零件的 3D 打印工艺。 3D 打印中可使用多种不同类型的柔性细丝，每种类型都有其自身的优点和缺点。最常见的柔性 3D 打印线材是热塑性聚氨酯 (TPU)。然而，热塑性共聚酯（TPC）、热塑性聚酰胺（TPA）和“软聚乳酸（PLA）”也很常见。 

根据 SVOA Materials Science and Technology 发表的一篇研究文章，TPE 加工所需的能源比热固性硫化橡胶少 25-40%。此外，一些柔性 3D 打印耗材可以多次加工和回收，有助于减少浪费和污染并保护石油资源。随着客户需要更专业和定制的产品，Flex 3D 打印已成为弹性体零件的一种可靠的替代生产方法。有关更多信息，请参阅我们的 3D 打印指南。

Flex Filament 的成分是什么？

Flex 3D 打印长丝由 TPE 制成，因此具有类似于交联橡胶的弹性特性，同时保留了热塑性塑料的加工特性。石油精炼过程中产生的不同塑料材料可以制成不同的柔性长丝。在精炼过程中，石脑油与催化剂和其他化学品在聚合反应器中结合，形成所需的塑料。该工艺产生由 TPU、TPC、TPA 和软 PLA（取决于聚合过程中使用的化学品）等 TPE 组成的塑料颗粒。然后将这些 TPE 颗粒熔化并挤出，形成用于 FDM 3D 打印的柔性长丝。

Flex 灯丝有哪些特性？

柔性长丝的特性因具体材料而异。有些长丝（如 TPU）比其他长丝（如 TPC）更有弹性。 TPU、TPC、TPA、软PLA等柔性长丝的一般特性如下：

1. 与热塑性长丝相比，柔软且富有弹性。
2. 与 PLA 或 ABS 等热塑性长丝相比，具有出色的弹性。
3. 出色的耐磨性、耐冲击性、耐化学性和耐电性。
4. 良好的热稳定性和环境稳定性。

柔性灯丝性能比较

柔性长丝和更传统的 ABS 长丝之间的性能对比如下表 1 所示：

表1：TPU、TPA、ABS比较

属性 TPU（柔性长丝） TPA（柔性长丝） ABS（传统长丝）

物业

实力

TPU（柔性长丝）

好

TPA（柔性长丝）

好

ABS（常规长丝）

最佳

物业

耐用性

TPU（柔性长丝）

高

TPA（柔性长丝）

高

ABS（常规长丝）

高

物业

灵活性

TPU（柔性长丝）

高

TPA（柔性长丝）

高

ABS（常规长丝）

最小

物业

可生物降解

TPU（柔性长丝）

是的

TPA（柔性长丝）

是的

ABS（常规长丝）

没有

物业

可回收

TPU（柔性长丝）

是的

TPA（柔性长丝）

没有

ABS（常规长丝）

是的

物业

吸湿性

TPU（柔性长丝）

是的

TPA（柔性长丝）

是的

ABS（常规长丝）

是的

Flex 3D 打印有哪些限制？

尽管有许多优点，但使用柔性丝进行 3D 打印的最大限制之一是零件可能难以打印。柔性细丝容易堵塞或堵塞打印喷嘴。此外，打印过程中的回缩可能不够充分，导致拉丝，有时甚至导致零件尺寸不正确。此外，当使用鲍登挤出机时，这些细丝的弹性性质可能会导致它们弯曲或滑动。与 ABS 或 PLA 等传统耗材相比，使用柔性 3D 打印耗材的打印件在设计阶段需要更多的微调和优化。

为什么 Flex 用于 3D 打印？

柔性长丝很常见，因为 3D 打印机可以比其他 TPE 制造方法更快地制造零件。传统上，基于 TPE 的零件是通过注塑和挤出制成的。虽然这些工艺可以快速连续生产大量零件，但它们的加工成本很高，并且通常需要数月的交货时间。 3D 打印机可以以模具成本的一小部分快速创建灵活的原型。这种能力为制造完整的定制零件扫清了道路，其制造速度比传统制造方法要快得多。

如何在 3D 打印中使用 Flex

使用柔性 3D 打印丝是快速构建弹性部件的好方法。然而，这些耗材的灵活性要求用户密切关注打印机的配置设置。使用柔性长丝的特定打印作业的最佳设置取决于 TPE 材料和零件的应用。下面列出了打印 TPE 长丝的一些一般先决条件：

1. 根据材料制造商的建议设置床层温度。
2. 使用胶棒、油漆胶带或发胶来粘合床。
3. 使用直接驱动挤出机而不是 Bowden 挤出机。
4. 打印期间使用冷却风扇。

虽然上面列出的项目是使用柔性丝打印的一组通用原则，但每种材料略有不同。有些项目可能要求您偏离标准建议。 

Flex 3D 打印的最佳配置设置是什么？

一般来说，用户应平衡打印速度和回缩设置与挤出机和床温度，以确保零件具有正确的尺寸。下面的表 2 显示了针对不同 TPE 材料的推荐打印机设置：

表 2：Flex Filament 3D 打印机设置

打印机设置 TPU TPC TPA 软 PLA

打印机设置

挤出机温度

热塑性聚氨酯

210-230℃

TPPC

220-260℃

TPA

220-230℃

软质PLA

220-235℃

打印机设置

床层温度

热塑性聚氨酯

环境温度-60℃

TPPC

60-110℃

TPA

30-60℃

软质PLA

100℃

打印机设置

打印速度

热塑性聚氨酯

5-30毫米/秒

TPPC

5-30毫米/秒

TPA

5-30毫米/秒

软质PLA

10-30毫米/秒

打印作业的第一层通常是打印的最关键点。使用柔性长丝打印时，请使用 Kapton 胶带、油漆工胶带、Magoo、DimaFix 或其他粘合剂，以确保从打印开始就具有良好的床粘附力。第一层完成后，用户可以微调回缩设置，以帮助防止挤出机热端流口水。要找到最佳的回缩设置，用户应首先禁用回缩以找到理想的速度，然后逐渐增加回缩距离以找到理想的设置。但要注意不要打印太快，因为材料很容易堵塞喷嘴。

最佳 Flex 3D 打印速度是多少？

由于柔性细丝在送入挤出机时容易弯曲、卡住和扭曲，因此较慢的打印速度可能是您的朋友。这些问题可能会导致打印作业不必要的延迟，并可能损害零件的尺寸精度和质量。速度和质量之间的最佳折衷通常在 30-40 mm/s 之间。然而，最佳打印速度取决于所使用的耗材。请参阅灯丝制造商的指南，了解在何处设置初始速度的一般概念。

柔性长丝的熔化温度是多少？

熔化温度因材料而异。然而，一般来说，柔性长丝的熔化温度在210-260°C之间。过度加热柔性细丝可能会导致它们在打印过程中拉结并从喷嘴中渗出。这种拉丝会导致零件不合格和质量差。 

使用 Flex 打印时是否需要加热打印床？

是的，通常需要加热床，但温度取决于材料和特定部件。一些柔性 3D 打印耗材，如 TPC、TPA 和软 PLA 需要加热床，而 TPU 可以使用或不使用加热床进行打印。 

3D 打印柔性版的最佳壁厚是多少？

柔性长丝通常需要比普通塑料更厚的部件壁。例如，由 TPU 制成的部件壁通常必须至少 2.0 毫米厚。如果您计划使用柔性 3D 打印线材，请在零件中设计厚壁。

3D 打印柔性版的最佳壁密度是多少？

3D 打印部件上的墙壁有两个主要部分：外壳和填充物。外壳是零件的实心外壁，而填充物由外表面之间的部分组成。填充物通常被构造为格子，以平衡结构强度与重量和材料使用。填充密度可低至 0%（空心）或高达 100%（实心）。柔性细丝可以在任何此类密度下发挥作用，但较高的填充密度会降低零件的整体灵活性。

有关 Flex 3D 打印的常见问题

Flex 长丝可生物降解吗？

是和不是。一些柔性长丝，如 TPU 和软 PLA，可生物降解并在几年内分解。其他的，如 TPC 和 TPA，则不会并且可能需要几个世纪才能分解。

Flex 灯丝可回收吗？

是和不是。一些柔性长丝，如 TPU 和软 PLA，是可回收的，可以多次重复使用。其他材料，如 TPC 和 TPA，只能由 3D 打印机加工一次。 

Flex 长丝吸湿吗？

是的，柔性长丝具有吸湿性。所有 TPE 都具有高度吸湿性，如果吸收过多水分，加热时就会爆裂并发出嘶嘶声。因此，柔性丝必须正确储存或在使用前干燥。

Flex 和 PLA 在 3D 打印中有何区别？

柔性长丝由TPE组成，具有高度弹性和优异的机械、热、电和环境性能。 PLA 是一种刚性、高强度塑料，源自甘蔗和玉米等天然来源。通过将PLA聚合物与TPE成分相结合，PLA可以制成柔性的“软PLA”。 

3D 打印中 Flex 和 ABS 有什么区别？

Flex 3D 打印长丝由 TPE 制成，具有极高的柔韧性，并具有令人惊叹的机械、热、电和环境性能。 ABS 是一种石油基塑料，具有优异的机械性能，比 PLA 稍有弹性和延展性，是市场上最便宜的长丝之一。 

迪恩·麦克克莱门茨

Dean McClements 是机械工程荣誉学士学位毕业生，在制造业拥有二十多年的经验。他的职业生涯包括在 Caterpillar、Autodesk、Collins Aerospace 和 Hyster-Yale 等领先公司担任重要职务，在那里他对工程流程和创新有了深入的了解。

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