Il TPU (poliuretano termoplastico) è un tipo di materiale elastomerico utilizzato nelle stampanti 3D per produrre oggetti flessibili e resilienti.
E' necessario un piccolo approfondimento in merito alla scala shore. La scala Shore, utilizzata per misurare la durezza dei materiali elastomerici come il TPU (poliuretano termoplastico), è un'indicazione della resistenza del materiale alla penetrazione di una punta di indentazione in una superficie. Nel contesto della stampa 3D, la scala Shore è spesso utilizzata per descrivere la durezza o la morbidezza del TPU, e quindi la sua elasticità.
Di solito, il TPU utilizzato nella stampa 3D ha una durezza compresa tra circa 85A e 95A sulla scala Shore A. Un valore più basso indica una maggiore flessibilità e morbidezza, mentre un valore più alto indica una maggiore rigidità.
Caratteristiche tecniche e meccaniche del TPU
Flessibilità ed elasticità: Il TPU è noto per la sua flessibilità e elasticità, che lo rendono ideale per la stampa di parti che richiedono un certo grado di deformabilità e ripristino alla forma originale. Queste proprietà lo rendono adatto per la produzione di guarnizioni, guaine, protezioni e altri oggetti che devono adattarsi a superfici irregolari o subire sollecitazioni meccaniche.
Resistenza e durabilità: Il TPU offre anche una buona resistenza agli urti, il che lo rende adatto per la produzione di componenti che devono sopportare sollecitazioni meccaniche senza rompersi o deformarsi eccessivamente.
Trasparenza: Il TPU è disponibile in varie opzioni di trasparenza e può essere colorato facilmente con pigmenti per ottenere una gamma di colori desiderata.
Facilità di stampa: Nonostante la sua natura elastomerica, il TPU può essere stampato con successo con molte stampanti 3D. Tuttavia, richiede alcune regolazioni delle impostazioni rispetto ai materiali rigidi come il PLA o l'ABS. Ad esempio, è necessario utilizzare un estrusore e una hotend in grado di gestire temperature più basse, generalmente comprese tra 200°C e 230°C. Inoltre, è consigliabile utilizzare una superficie di stampa flessibile o rivestimenti adesivi per migliorare l'adesione del materiale al piano di stampa.
Densità e riempimento: A causa della sua natura elastomerica, il TPU tende a deformarsi più facilmente rispetto ai materiali rigidi durante la stampa. Pertanto, è consigliabile utilizzare una densità di riempimento più elevata (ad esempio, oltre il 20-30%) per ottenere una maggiore stabilità strutturale.
Resistenza chimica: In generale, il TPU può offrire una buona resistenza chimica in molte applicazioni, ma è importante tenere conto delle specifiche esigenze dell'applicazione e delle sostanze chimiche coinvolte per garantire prestazioni ottimali e durata nel tempo.
Suggerimenti di stampa per il TPU
Temperatura del nozzle: La temperatura del nozzle dovrebbe essere tipicamente compresa tra i 220°C e i 250°C. Questo range consente al TPU di fondersi correttamente e di fluire attraverso il nozzle senza rischiare di causare ostruzioni o altre problematiche legate alla temperatura.
Temperatura del letto riscaldato: Anche se il TPU può essere stampato senza un letto riscaldato, molti utenti preferiscono utilizzarne uno per migliorare l'adesione del materiale al piano di stampa e prevenire il warping. Se si utilizza un letto riscaldato, la temperatura dovrebbe essere impostata generalmente tra i 40°C e i 60°C. Questo aiuta a mantenere la temperatura del materiale durante la stampa e riduce il rischio di deformazioni.
Velocità di stampa: La velocità di stampa del TPU dovrebbe essere impostata a valori relativamente bassi rispetto ad altri materiali come il PLA o l'ABS. Una velocità di stampa compresa tra i 20 mm/s e i 40 mm/s è comunemente raccomandata per garantire una buona qualità di stampa e ridurre il rischio di problemi come il stringing.
Raffreddamento: Durante la stampa del TPU, è importante controllare il sistema di raffreddamento della stampante per evitare il raffreddamento eccessivo del materiale durante l'estrusione. Il raffreddamento eccessivo può causare problemi di adesione degli strati e deformazioni del modello stampato. In alcuni casi, potrebbe essere necessario disattivare completamente il sistema di raffreddamento per ottenere risultati migliori.
Post-elaborazione: Dopo la stampa, è importante lasciare raffreddare completamente il modello prima di rimuoverlo dal piano di stampa, poiché il TPU può essere più soggetto a deformazioni se manipolato prematuramente. Una volta rimosso, il modello stampato può richiedere una certa manipolazione per rimuovere eventuali stringhe o filamenti e per rifinire le superfici se necessario.
È importante notare che la durezza misurata sulla scala Shore è solo uno dei molti fattori che influenzano le proprietà del TPU stampato. Altri fattori, come la composizione chimica del materiale, le condizioni di stampa e il design del modello, possono influenzare significativamente le prestazioni e le caratteristiche del TPU stampato. Pertanto, è consigliabile eseguire dei test e delle sperimentazioni per determinare la migliore combinazione di parametri di stampa e tipo di TPU per soddisfare le specifiche esigenze dell'applicazione.
I brand che consiglio
Il TPU fa parte di quei materiali relativamente difficili da stampare e produrre. Qualità delle materie prime, precisione nel diametro e avvolgimento della bobina sono fondamentali per avere degli ottimi risultati, ecco perchè il mio consiglio ricade sempre sui filamenti ColorFabb o Fiberlogy venduti da Prusa Research.