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上海3d打印公司:3D打印热塑性聚氨酯(TPU)介绍

作者:武汉易成三维科技有限公司 日期:2022-03-12 点击:1336
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武汉易成三维是国内领先的3D打印综合方案供应商,始终专注于制造、教育、科研、军工等领域,迄今为止已为约600所著名高校、科研院所、约10000个企业机构提供专业的3D打印设备、服务及平台化数字智造应用方案。

  • 为什么TPU是3D打印中如此独特的弹性体。
  • TPU的优点,如耐化学性和耐磨性。
  • 为什么TPU在汽车甚至鞋类等应用中取得了突破性的进展。
  • 采用多射流融合或选择性激光烧结技术的3D打印TPU部件。

热塑性聚氨酯(TPU)于1937年在德国实验室中创建,现在是工业制造中无处不在的塑料材料之一,跨越了工业制造中的众多技术,因为它有可能通过热源将高延展性材料塑造成无数形状和结构,用于广泛的应用。很容易理解为什么TPU在3D打印以及其他传统类型的制造中如此受欢迎,以及为什么无论使用哪种方法,它都已成为行业标准。

TPU由分段共聚物组成,其化学组成是独一无二的。这种弹性体在其成分方面表现出对比鲜明的并置,具有柔软的段以及更刚性的部分。这些元素结合在一起,创造了TPU中的橡胶质地,从而简化了加工过程,并具有材料的质量吸引力。

凭借在传统制造中的深厚根基,设计师和工程师继续依靠这种高级热塑性塑料的特殊组合进行注塑成型等方法。常见的模具设计可用于使用TPU创建零件;但是,可以考虑使用少量添加剂以获得更好的结果,以及诸如事先干燥材料,成型和花费时间进行后处理等过程。

武汉易成三维科技 3D打印TPU通过多射流融合(MJF)和选择性激光烧结(SLS)技术,与其他弹性体相比具有多种优势。电阻是生产经得起时间考验的耐用零件的首要考虑因素。TPU具有很强的抗冲击性和耐磨性,但也具有出色的耐磨性 - 这是机械零件的关键特性,预计这些零件在使用过程中会相互摩擦并可能开始降解。耐化学药品、油和溶剂以及恶劣天气和高温的能力也使TPU成为3D打印和后续工业用途的绝佳选择。

其他强大功能包括:

  • 高断裂伸长率 – 通过比较零件在应变后的断裂位置与其原始长度来测量的材料特性,TPU在图表上得分。由于其弹性,TPU具有比其他3D打印材料高得多的断裂伸长率或延展性,在关键应用中特别有用,因为它既柔韧又坚韧,并且能够处理其形状的实质性变形而不会断裂。
  • 优异的拉伸强度 – 由零件在压裂前可以承受的拉力来定义,拉伸强度通过称为兆帕斯卡(MPa)的压力单位进行测量。TPU具有高达60 MPa的高拉伸强度,加上良好的柔韧性,可用于有望承受严格使用的高性能零件。
  • 出色的承载能力 - 这是一项重要的测量,因为它证明了3D打印材料在失效之前可以承受多少重量。对于需要高性能产品的应用来说,承载能力是一个非常重要的因素,这些产品有望经久耐用,包括较大的零件以及较小的机械设备,如管材、软管和密封件。

SLS和MJF 3D打印都能够大规模打印高度灵活的联锁产品以及工业零件,从而提供更大的设计自由度。这主要是由于一个复杂的系统,消除了在3D打印过程中对支撑的需求,这意味着设计师不会受到复杂支撑结构中图形的限制。

采用多射流融合技术的3D打印TPU

武汉易成三维提供用于3D打印的Multisint® TPU 01的Multi Jet Fusion(MJF),从而产生坚固耐用,具有强大机械性能的原型和零件。与SLS 3D打印一样,MJF是基于粉末的;但是,它不依赖于激光热将层熔化在一起。取而代之的是,一层又一层粉末沉积在另一层之后,一次80微米,喷墨阵列来回移动喷射出熔融剂以将粉末颗粒融合在一起,细节剂可确保良好的细节和光滑的表面纹理。

由于使用MJF 3D打印通过热热将各层快速熔化在一起,因此所得部件是稳定且定义明确的。独立的冷却系统还有助于消除零件翘曲、收缩或整体故障等挑战。

设计指南

对于此材质,3D 模型必须在以下最小和最大边界框尺寸范围内:

  • 边界框最小值
    • 至少 1 个超过 19mm 的现有尺寸
  • 最大边界框
    • 450 ×450 ×4500mm

这种3D打印材料有灰色,自然的表面处理。联系武汉易成三维进一步探索 TPU 的设计指南。

采用选择性激光烧结技术的3D打印TPU

SLS 3D打印技术具有强大的功能和速度,使Shapeways能够3D打印高精度的TPU零件,这些零件具有详细的光滑表面。除了SLA 3D打印之外,SLS是最古老的3D打印技术之一,是粉末床融合的一个子类别,并且严重依赖快速原型和高功能终端部件。

当少量粉末分散到SLS打印床上时,该过程开始启动。高功率激光将3D设计的形状追踪到粉末中,因为每一层都是3D打印的,并在低于熔点的高温下融合在一起。

设计指南

对于此材质,3D 模型必须在以下最小和最大边界框尺寸范围内:

  • 边界框最小值
    • 15 x 15 x 0.7 毫米
    • X + Y + Z ≥ 15.0 毫米
  • 最大边界框
    • 400 x 400 x 500 毫米

这种3D打印材料有白色可供选择,具有标准哑光表面。联系武汉易成三维科技进一步探索使用 SLS 技术的 3D 打印 TPU 的设计指南。