Твёрдость/гибкость/мягкость пластика TPU для 3d печати, всё что нужно знать

Вот всё, что вам нужно знать об измерении твердости по дюрометру (твёрдометр) для филаментов 3D-принтеров.

Итак, вы хотите напечатать TPU? Создать гибкий объект? Это вполне возможно, хотя из-за сложной структуры некоторых TPU на вашем FFF/FDM-принтере часто требуются специальные меры.

Подождите, «несколько TPU»? Их больше одного?

Да. Полиуретановый филамент выпускается с широким диапазоном твердости. Немного странно говорить о «твердости», когда филамент мягкий, но это, по сути, измерение: чем менее твердый филамент, тем он мягче.

При покупке филамента для 3D-принтера вы можете столкнуться с такими характеристиками, как «95A», «85A» или «40D». Что всё это значит?

Это официальные измерения твердости материала, выполняемые с использованием специального метода измерения и оцениваемые по шкале Шора (Шкала Шора — это шкала для измерения твёрдости материалов, предложенная Альбертом Ф. Шором в 1920-х годах. Метод основан на измерении глубины проникновения стандартного индентора (элемент прибора для измерения твёрдости, вдавливаемый в испытываемый материал).

В 3D-печати используются две шкалы Шора: A и D. Почему две? Потому что некоторые материалы настолько мягкие, что один измерительный прибор не может измерить твердость как сверхмягких, так и относительно твердых материалов. Оба метода измерения включают в себя вдавливание индентора в материал с определенной силой и измерение глубины его проникновения — прибор, называемый дюрометром. В двух шкалах используются разные инденторы и силы, поэтому результаты совершенно разные. Можно было бы измерить твердость материала по каждой из шкал.

Шкала Шора D предназначена для более жестких, но все еще гибких материалов, тогда как шкала Шора A используется для измерения гораздо более мягких материалов. При измерении по шкале Шора A используется более тупой индентор; в противном случае он просто проник бы в материал, а не деформировал его.

Результаты обоих измерений преобразуются в шкалу от 0 до 100, называемую единицами Шора. Значение ноль означает, что материал чрезвычайно мягкий, и индентор вошел на большое расстояние. Значение 100 означает, что индентор вообще не вошел.

Таким образом, как правило, большее число по обеим шкалам означает, что материал тверже, а меньшее число — что он мягче.

Помимо шкал A и D, существует также шкала Шора 00, но она используется для чрезвычайно мягких материалов, таких как гели. Эти материалы настолько мягкие, что их никогда не стали бы использовать в филаменте для 3D-принтеров, поэтому вам не нужно беспокоиться о шкале Шора 00.

Вот несколько рекомендаций о том, чего ожидать при работе с нитями филамента с разным показателем твердости по Шору:

Шор А (обычно используется для обозначения характеристик TPU-филамента):

• 60A–70A: очень мягкие / «липкие»; могут быть сложны в подаче; часто требуют прямого привода и низких скоростей. (самый редкий в продаже у нас был такой. Интересно, но сложно печатать и главное оооочень долго)
• 80A–88A: гибкие, но печатные на многих конфигурациях. (часто называют soft, тоже не часто уже можно найти)
• 90A–95A: «более жесткий TPU»; наиболее гибкий материал для печати; по-прежнему гнется, но не так сильно, как спагетти. Часто можно встретить надпись hard (самые популярные в продаже)

Наиболее типичный «стандартный TPU», который вы часто видите, имеет вязкость около 95 А.

Шор D (редко используется для TPU, чаще для жестких пластиков):

• 50D–65D: полужесткие пластмассы (некоторые виды нейлона, смеси полипропилена и т. д.)
• 70D–85D+: область жестких, инженерных пластиков.

Главная проблема с TPU заключается в том, насколько легко его можно печатать на 3D-принтере. Например, устройство для замены филамента (такое как AMS от Bambu Lab, CFS от Creality и т. д.) должно проталкивать филамент через длинную трубку из ПТФЭ к экструдеру. Гибкий филамент просто не пройдет через трубку и застрянет в ней, если его протолкнуть. Точнее он проходит, но небольшое сопротивление может вызвать натяжение или наоборот сдавливание материал в результате он не пройдет через экструдер, хотя датчик будет показывать наличие пластика

Вот почему производители 3D-принтеров обычно говорят: «Не используйте TPU в AMS». Тем не менее, я начал замечать, что некоторые поставщики производят «совместимый с AMS» TPU. Это просто немного более твердый материал TPU, возможно, 95A или выше. Хотя эти материалы технически гибкие, они, вероятно, недостаточно гибкие для большинства применений, требующих гибкости.

Ещё один важный момент: есть ещё одна характеристика гибких материалов, которая должна вас волновать: упругие или пластические свойства. Пластичный материал будет сгибаться, но не вернётся в исходное положение. Эластомер же может сгибаться, но вернётся в исходную форму. Это значит, что, например, при 3D-печати шарнира вам понадобится эластомер, а не пластик. Хорошая новость в том, что термопластичные полиуретаны (TPU) на самом деле являются эластомерами.

Вот и все, что вам нужно знать о рейтингах TPU.

Пару слово о нашем личном опыте в нашем Центре 3d печати и 3d сканирования Фидллер.

TPU отличный материал, который очень стоек ко всему (уф излучением спорно) можно делать прокладки для сантехники, у нас был опыт, тестовые образцы обуви (также был опыт). Важный нюанс — скорость и температура. Он плавится уже при 230 градусов и даже ниже, печать происходит на скорости 20-30. На некоторых принтерах не получится печатать соплом 0,4, необходима замена 0,6, иногда надо уменьшать прижатие пружины шестеренки мотора экструдера т.к. происходит вдавливание материала, что потом приводит к проблемам.

По вопросам 3d печати, 3d сканированию, обучению в Краснодаре писать сюда:

телеграм — https://t.me/fidller

max — https://max.ru/u/f9LHodD0cOIGiBB1zqbYHFbw7XCslKRI5o6aikK4IGNDZtFio4aCgGJ1gUQ

почта — shope@fidller.com

все о кино тут — https://news.fidller.com
наш магазин — https://fidller.com
мы в телеграм — https://t.me/fidller_com
группа 3д печати — https://vk.com/3d_krd_123
https://t.me/pechat3dkrd