تولید قطعات نرم و مقاوم با پرینت سه بعدی TPU

مقدمه

ساخت قطعات انعطاف پذیر با پرینتر سه بعدی یکی از کاربردهای جذاب فناوری FDM است. برخلاف تصور رایج، تمام قطعات پرینت سه بعدی سخت نیستند و با استفاده از فیلامنت TPU می توان قطعاتی تولید کرد که قابلیت خم شدن، فشرده شدن و جذب ضربه داشته باشند.

از TPU برای ساخت ضربه گیر، واشر، محافظ تجهیزات، چرخ و انواع قطعات انعطاف پذیر استفاده می شود. امکان تولید قطعات سفارشی بدون نیاز به قالب نیز باعث شده پرینت سه بعدی TPU در نمونه سازی و تولید کم تیراژ کاربرد زیادی داشته باشد.

فیلامنت TPU چیست؟

TPU یا Thermoplastic Polyurethane نوعی متریال انعطاف پذیر است که ویژگی هایی بین پلاستیک و لاستیک دارد.

این فیلامنت علاوه بر انعطاف پذیری، مقاومت مناسبی در برابر ضربه و سایش دارد. به همین دلیل ساخت قطعات انعطاف پذیر با فیلامنت TPU برای کاربردهایی که PLA و سایر متریال های سخت مناسب نیستند، گزینه قابل توجهی محسوب می شود.

TPU در سختی های مختلف تولید می شود و هرچه درجه Shore آن پایین تر باشد، معمولا قطعه نرم تر و انعطاف پذیرتر خواهد بود.

کاربرد TPU در صنعت چیست؟

یکی از مهم ترین دلایل استفاده از TPU در پرینت سه بعدی، امکان ساخت قطعات کاربردی و سفارشی است.

از جمله کاربردهای رایج آن می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• ضربه گیر و لرزه گیر

• واشر و قطعات انعطاف پذیر

• چرخ و تایرهای کوچک

• محافظ تجهیزات

• بست و نگهدارنده

• قطعات رباتیک

• قاب های انعطاف پذیر

• نمونه اولیه محصولات لاستیکی

برای مثال اگر یک ضربه گیر یا واشر خاص در بازار موجود نباشد، می توان مدل سه بعدی آن را طراحی و با فیلامنت TPU تولید کرد.

مزیت ساخت قطعات انعطاف پذیر با پرینتر سه بعدی

ساخت قطعات لاستیکی با روش های سنتی معمولا نیازمند قالب است و برای تولید تعداد محدود قطعات، ساخت قالب همیشه مقرون به صرفه نیست.

در مقابل، ساخت قطعات انعطاف پذیر با پرینتر سه بعدی امکان تولید مستقیم قطعه از روی فایل سه بعدی را فراهم می کند.

این ویژگی برای ساخت نمونه اولیه، قطعات سفارشی و تولید کم تیراژ بسیار کاربردی است. در صورت وجود مشکل نیز می توان طراحی را اصلاح کرد و نمونه جدید را بدون تغییر قالب تولید کرد.

انعطاف قطعات TPU به چه عواملی بستگی دارد؟

میزان انعطاف یک قطعه فقط به نوع فیلامنت TPU بستگی ندارد.

عواملی مانند:

• سختی TPU

• ضخامت دیواره

• درصد Infill

• نوع Infill

• ضخامت قطعه

• طراحی و هندسه مدل

روی نتیجه نهایی تاثیر دارند.

بنابراین هنگام پرینت سه بعدی قطعات انعطاف پذیر باید طراحی مدل و تنظیمات چاپ نیز متناسب با کاربرد قطعه انتخاب شوند.

مشکلات رایج پرینت سه بعدی TPU

چاپ TPU معمولا نسبت به PLA به تنظیمات دقیق تری نیاز دارد. انعطاف فیلامنت می تواند باعث خم شدن یا گیر کردن آن در مسیر اکسترودر شود.

Stringing یا تار زدن نیز یکی از مشکلات رایج چاپ TPU است. دمای چاپ، Retraction و رطوبت فیلامنت می توانند روی این مشکل تاثیر داشته باشند.

TPU همچنین می تواند رطوبت محیط را جذب کند. استفاده از فیلامنت مرطوب ممکن است باعث افت کیفیت سطح و ایجاد مشکلات هنگام چاپ شود.

Direct Drive یا Bowden برای چاپ TPU؟

برای پرینت سه بعدی TPU، سیستم Direct Drive معمولا کنترل بهتری روی فیلامنت انعطاف پذیر ایجاد می کند، زیرا مسیر میان اکسترودر و هات اند کوتاه تر است.

چاپ TPU با سیستم Bowden نیز در برخی دستگاه ها و با TPUهای سخت تر امکان پذیر است، اما معمولا به تنظیم دقیق تر دستگاه و سرعت مناسب نیاز دارد.

به خصوص هنگام استفاده از TPUهای بسیار نرم، کنترل مسیر حرکت فیلامنت اهمیت بیشتری پیدا می کند.

آیا TPU برای ساخت قطعات صنعتی مناسب است؟

بله، کاربرد TPU در صنعت تنها به نمونه سازی محدود نمی شود.

با انتخاب متریال و طراحی مناسب می توان قطعاتی مانند ضربه گیر، محافظ، بست، روکش، پایه و برخی قطعات انعطاف پذیر صنعتی را با پرینتر سه بعدی تولید کرد.

البته برای قطعاتی که در معرض فشار زیاد، حرارت، سایش یا مواد شیمیایی قرار دارند، باید مشخصات فنی TPU و شرایط کاری قطعه قبل از تولید بررسی شود.

جمع بندی

ساخت قطعات انعطاف پذیر با پرینتر سه بعدی روشی کاربردی برای تولید قطعات سفارشی بدون نیاز به قالب است. فیلامنت TPU به دلیل انعطاف پذیری و مقاومت مناسب می تواند برای ساخت ضربه گیر، واشر، محافظ، چرخ و بسیاری از قطعات کاربردی مورد استفاده قرار گیرد.

پرینت سه بعدی TPU به خصوص در نمونه سازی و تولید کم تیراژ اهمیت دارد؛ اما برای رسیدن به نتیجه مناسب باید نوع TPU، طراحی قطعه و تنظیمات پرینتر به درستی انتخاب شوند.