การพิมพ์ 3D ของ TPU คืออะไร? เส้นใย TPU (Thermoplastic Polyurethane) ซึ่งเป็นประเภทของ TPE (Thermoplastic Elastomer) มีลักษณะเฉพาะในวัสดุการพิมพ์ 3D ที่มีอยู่ทั่วไป

การพิมพ์ 3D ด้วยเส้นใย TPU ไม่เหมือนกับชิ้นส่วนคอมโพสิตแข็งที่เปลี่ยนอะลูมิเนียมในโรงงาน โดยนำประโยชน์มากมายของการผลิตแบบเติมเนื้อมาใช้กับชิ้นส่วนประเภทต่าง ๆ ได้แก่ ชิ้นส่วนที่แข็งแรง, ยืดหยุ่น และคล้ายยาง

สนใจเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับศักยภาพการผลิตของเส้นใยการพิมพ์ 3D ที่ไม่เหมือนใครนี้หรือไม่? อ่านบทความนี้สำหรับบทสรุปของการพิมพ์ 3D ด้วย TPU

คุณสมบัติของไส้หลอด TPU คืออะไร?

ผู้ผลิตอุตสาหกรรมพิมพ์ 3D ด้วย TPU เพื่อผลิตชิ้นส่วนที่ทนทานพร้อมคุณสมบัติคล้ายยาง โดยไม่ต้องใช้การหล่อหรือแม่พิมพ์ สามารถยืดได้มากกว่า 5 เท่าของรูปร่างเดิมก่อนที่จะล้มเหลว

ชิ้นส่วนที่พิมพ์ด้วย TPU มีความยืดหยุ่นของวัสดุคล้ายยาง, ดูดซับแรงกระแทก, ทนทานต่อแรงกระแทก, ลดแรงสั่นสะเทือน และมีโอกาสยืดตัวได้ นอกจากนี้ TPU ยังเป็นวัสดุที่ทนทานมาก, มีความทนทานสูงต่อการขีดข่วน, สารเคมี, น้ำมัน และอุณหภูมิต่ำ รวมทั้งทนทานต่อน้ำในระดับปานกลาง

เส้นใย TPU มีความแข็งหลายระดับ นอกจากนี้ยังสามารถบรรลุระดับความยืดหยุ่นที่แตกต่างกันได้ด้วยการสลับระดับการเติม ความหนาแน่นของการเติมที่ต่ำจะทำให้ชิ้นส่วนมีความยืดหยุ่นมากขึ้น ในขณะที่การเติมที่สูงขึ้นจะทำให้ชิ้นส่วนมีความแข็งมากขึ้น นอกจากนี้ไส้หลอด TPU ยังมีให้เลือกหลายสีอีกด้วย

ฉันสามารถสร้างส่วนใดด้วยวัสดุ TPU ได้บ้าง

ผู้ผลิตมักพิมพ์ TPU แบบ 3D สำหรับชิ้นส่วนอุตสาหกรรมและชิ้นส่วนผู้บริโภคที่ต้องการการผสมผสานระหว่างความทนทานและคุณสมบัติคล้ายยางตามที่อธิบายไว้ข้างต้น ชิ้นส่วนเหล่านี้รวมถึง:

• ปะเก็น
• ตราประทับ
• โช้คอัพ/ส่วนประกอบลดแรงสั่นสะเทือน
• การทำงานที่ไม่ผิดพลาด
• วาล์วแบบยืดหยุ่น
• แผ่นแรงเสียดทาน
• ท่อ
• สายพานขับ
• สายรัด
• แถบขวาง
• ฝาครอบป้องกัน
• อุปกรณ์กีฬา
• กายอุปกรณ์
• การใช้งานในอุตสาหกรรมที่ต้องการความโค้งงอ, ความยืดหยุ่น และ/หรือความทนทาน

กรณีการใช้งาน: การพิมพ์ 3D ของ TPU ปลดล็อกอะไรสำหรับผู้ผลิตและนักพัฒนาผลิตภัณฑ์

การพิมพ์ 3D ของ TPU ให้ความสามารถในการผลิตชิ้นส่วนคล้ายยางเกรดอุตสาหกรรมในปริมาณน้อยได้อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพ สิ่งนี้จะปลดล็อกการใช้เป็นวิธีการผลิตที่เหมาะสำหรับการใช้งานแบบครั้งเดียวและกำหนดเอง เช่น พื้นรองเท้าแบบกำหนดเอง, สายนาฬิกา, อุปกรณ์เทียม และอื่น ๆ

การผลิตชิ้นส่วนที่ยืดหยุ่นในรูปทรงที่ปรับแต่งได้เหมือนกันด้วยวิธีแบบเดิมนั้นไม่มีประสิทธิภาพมากนัก — จำเป็นต้องมีการผลิตเครื่องมือแบบใช้ครั้งเดียวก่อน ซึ่งจะเพิ่มต้นทุนรวมและเวลาในการผลิตอย่างมาก และทำให้เศรษฐกิจต่อหน่วยที่มีปริมาณน้อยไม่เอื้ออำนวย

เส้นใยเครื่องพิมพ์ 3D แบบยืดหยุ่นประเภทอื่น ๆ ในตระกูล TPE เดียวกัน (Thermoplastic Elastomer) มีจำหน่ายแล้ว อย่างไรก็ตาม เส้นใย TPE อื่น ๆ ไม่มีประโยชน์สำหรับการใช้งานทางอุตสาหกรรม: ไม่แข็งแรงและทนทานเท่า และพิมพ์ได้ยากกว่า

ตัวอย่าง: Central Virginia VA Health Care System ใช้การพิมพ์ TPU 3D สำหรับการผลิตอวัยวะเทียมเพื่อการช่วยเหลือแบบกำหนดเอง เฝือกสำหรับใส่ปากกาสไตลัสที่ยืดหยุ่นและกำหนดเองได้ช่วยให้ทหารผ่านศึกที่พิการซึ่งมีความแข็งแรงในการจับ ทักษะการเคลื่อนไหว หรือความคล่องแคล่วของมือลดลง สามารถใช้ปากกาและอุปกรณ์การเขียนอื่น ๆ ได้

ที่นี่ การพิมพ์ 3D TPU พร้อม Markforged ช่วยให้ VA สามารถออกแบบและผลิตกายอุปกรณ์แบบกำหนดเองที่มีประสิทธิภาพได้อย่างรวดเร็วโดยไม่ต้องหล่อแบบครั้งเดียว

การพิมพ์ 3D TPU ยากไหม?

TPU อาจเป็นวัสดุที่ยุ่งยากสำหรับการพิมพ์ 3D เมื่อเทียบกับวัสดุที่แข็งกว่า โดยทั่วไปแล้วเส้นใยที่อ่อนนุ่มและโค้งงอได้จะพิมพ์ได้ยากกว่า

แม้ว่า TPU จะพิมพ์ได้ยากกว่าพลาสติก แต่การทำตามคำแนะนำชุดนี้สามารถปรับปรุงความน่าจะเป็นของการพิมพ์ที่ประสบความสำเร็จสำหรับเครื่องพิมพ์ 3D TPU ส่วนใหญ่:

• หลีกเลี่ยงการพิมพ์เร็วเกินไปหรือใช้หัวฉีดที่ไม่ถูกต้อง
• อุณหภูมิหรือการตั้งค่าการหดกลับ
• แนะนำให้ใช้ความเร็วในการพิมพ์ 5-30 มม./วินาที สำหรับ TPU
• ใช้อัตราการป้อนที่ช้าและสม่ำเสมอ
• ใช้ค่าเผื่อติดลบระหว่างส่วนต่าง ๆ
• หลีกเลี่ยงการใช้ rafts

เพื่อรับมือกับความท้าทายในอดีตของการพิมพ์ 3D TPU Smooth TPU-95A บน Digital Forge นำเสนอวิธีการพิมพ์ 3D ที่น่าเชื่อถือและเรียบง่ายยิ่งขึ้นโดยให้ผลลัพธ์ที่สม่ำเสมอ ผู้ใช้สามารถกด ‘พิมพ์’ ได้โดยไม่ต้องใช้วิศวกรในการกำหนดค่าความเร็วในการพิมพ์, อุณหภูมิหัวฉีด และการตั้งค่าการหดกลับ

TPU กับ PLA, TPE อื่น ๆ, Onyx

TPU vs. PLA: เช่นเดียวกับ TPU PLA (กรดโพลิแลกติก) เป็นเส้นใยการพิมพ์ 3D อีกชนิดหนึ่งที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย แม้ว่าทั้งสองจะเป็นวัสดุการพิมพ์ 3D ยอดนิยม แต่ผู้ผลิตก็นำไปใช้งานที่แตกต่างกัน PLA มีความแข็งและยืดหยุ่นน้อยกว่า TPU มาก ในพื้นที่การผลิตเชิงอุตสาหกรรม PLA มักจะถูกสงวนไว้สำหรับการสร้างต้นแบบ ในขณะที่ชิ้นส่วน TPU ที่พิมพ์ 3D จะพบในการใช้งานปลายทางที่ปรับแต่งได้มากมายที่ต้องการความยืดหยุ่นและความแข็งแรง

โดยทั่วไปแล้ว TPU มีความท้าทายในการพิมพ์ 3D มากกว่า PLA ซึ่งไม่ทำให้เกิดการติดขัด, การร้อยหรือการอุดตัน

TPU ดีกว่า TPE อื่น ๆ หรือไม่? ในขณะที่เส้นใย TPE อื่น ๆ มีให้สำหรับชิ้นส่วนที่ยืดหยุ่นในการพิมพ์ 3D แต่มีความแข็งแรงน้อยกว่า, ทนทานน้อยกว่า และยากกว่าที่จะพิมพ์ได้สำเร็จ ด้วยเหตุนี้ TPU จึงเป็นวัสดุที่ได้รับความนิยมสูงสุดสำหรับการพิมพ์ชิ้นส่วนที่ยืดหยุ่นได้ตามต้องการ

TPU เทียบกับ Onyx: ควรใช้วัสดุในการผลิตที่แข็งและแข็งกว่า เช่น Onyx—ไมโครคาร์บอนที่เติมไนลอน—ควรใช้กับชิ้นส่วนที่มีความร้อนปานกลางถึงมากและมีภาระตามหน้าที่ การพิมพ์ Onyx จะทำให้ได้ผิวสำเร็จที่ดีขึ้น และชิ้นส่วนสามารถเสริมแรงด้วยเส้นใยต่อเนื่องเพื่อเพิ่มความแข็งแรงและคุณสมบัติของวัสดุ

เครื่องพิมพ์ 3D รุ่นใดทำงานได้ดีที่สุดสำหรับ TPU

แม้ว่าจะมีเครื่องพิมพ์ 3D จำนวนมากที่สามารถพิมพ์วัสดุนี้ได้ แต่เครื่องพิมพ์ที่ไม่รองรับ TPU ก็มีค่าเท่ากัน เมื่อทำงานกับวัสดุที่มีความละเอียดถี่ถ้วนในการพิมพ์ การใช้เครื่องพิมพ์ระดับอุตสาหกรรมคุณภาพสูงสามารถปรับปรุงอัตราการพิมพ์ที่ประสบความสำเร็จในขณะที่ทำให้กระบวนการง่ายขึ้น

Markforged Smooth TPU 95A เข้ากันได้กับเครื่องพิมพ์ Onyx Pro (Gen 2), Mark Two (Gen 2), X3 (Gen 2), X5 (Gen 2) และ X7 (Gen 2) และเครื่องพิมพ์ Industrial Gen 1 ที่มีเครื่องอัดรีด A3648 ติดตั้งแล้ว ด้วย Markforged Smooth TPU 95A ผู้ใช้สามารถกด ‘พิมพ์’ สำหรับชิ้นส่วน TPU ที่ยืดหยุ่นได้ตามต้องการ — ไม่จำเป็นต้องให้วิศวกรปรับแต่งความเร็วในการพิมพ์, อุณหภูมิของหัวฉีด หรือการตั้งค่าการหดกลับ