TPU

Auch bekannt als thermoplastisches Polyurethan

Thermoplastisches Polyurethan (TPU) hat den 3D-Druck mit seiner einzigartigen Kombination aus gummähnlicher Flexibilität und industrietauglicher Haltbarkeit revolutioniert. Bekannt für seine Stoßabsorption, Chemikalienbeständigkeit und Dehnbarkeit ist TPU das bevorzugte Filament für funktionale Teile, die Elastizität verlangen, ohne an Festigkeit einzubüßen. Von maßgeschneiderten Handyhüllen bis zu Dichtungen im Automobilbereich eröffnet TPU Anwendungen, in denen Starrheit versagt.

PolyFlex™ TPU90 wird als Stoßfänger für ein RC-Auto verwendet

Was ist TPU?

TPU ist ein flexibles thermoplastisches Elastomer (TPE), das die Elastizität von Gummi mit der Verarbeitbarkeit von Kunststoff kombiniert. Im Gegensatz zu starren Filamenten kann TPU sich dehnen bis zu 500% seiner ursprünglichen Länge, bevor es bricht, was es ideal für biegsame, schlagfeste Komponenten macht. Seine Beständigkeit gegen Abrieb, Öle und niedrige Temperaturen festigt weiter seine Rolle in industriellen und Verbraucher-Anwendungen.

Wie weich das TPU sein wird, hängt von der Shore-Härte des verwendeten Materials sowie vom verwendeten Infill-% des Modells ab. Eine niedrigere Shore-Härte = ein weicheres Material.

Drucken mit TPU: Techniken und Tipps

Die Flexibilität von TPU erfordert Anpassungen an standardmäßigen Druckabläufen. Zwar ist es für Anfänger herausfordernd, doch wer seine Besonderheiten meistert, erzielt unübertroffene Ergebnisse.

Optimale Einstellungen

• Düsentemperatur: 210–250°C (variiert je nach Marke; beginnen Sie bei 230°C).

• Betttemperatur: 40–60°C (ein beheiztes Bett verbessert die Haftung).

• Druckgeschwindigkeit: 15–40 mm/s (langsamere Geschwindigkeiten verhindern das Knicken des Filaments. Besonders zutreffend bei weicheren TPU-Varianten)

• Retraktion: Minimal (1–2 mm bei 10–20 mm/s), um Verstopfungen zu vermeiden.

• Schichthöhe: 0,2–0,3 mm für bessere Schichthaftung.

Hardware-Empfehlungen

• Extruder: Direktantriebssysteme übertreffen Bowden-Setups, da sie die Reibung im Filamentweg reduzieren.

• Druckplatte: PEI-Folien, Malerband oder klebebeschichtetes Glas verbessern den Halt der ersten Schicht.

• Lüfter: 20–50% um Detailtreue und Schichtverbindung auszubalancieren.

Häufige Herausforderungen

• Stringing/Fließen: Die Elastizität von TPU verursacht feine Fäden; reduzieren Sie Retraktion und verlangsamen Sie die Reisegeschwindigkeiten.

• Feuchtigkeitsempfindlichkeit: Lagern Sie das Filament in einer trockenen Box und vorgetrocknen Sie es bei 50°C für 24 Stunden, um Blasen zu vermeiden.

• Betthaftung: Zu starkes Haften kann Oberflächen beschädigen; verwenden Sie Klebestifte als Trennmittel.

Vorteile von TPU

1. Elastizität: Dehnt sich bis zum 5-fachen seiner Länge ohne Bruch, ideal für Dichtungen, Griffe und tragbare Technik.

2. Haltbarkeit: Widersteht Abrieb, Ölen, Kraftstoffen und Stößen und übertrifft starre Kunststoffe in rauen Umgebungen.

3. Stoßdämpfung: Dämpft Vibrationen für Fahrzeughalterungen, Prothesen und Sportausrüstung.

4. Chemikalienbeständigkeit: Hält industriellen Lösungsmitteln und UV-Belastung stand, geeignet für den Außeneinsatz.

5. Anpassbare Flexibilität: Passen Sie die Infill-Dichte an (10–20% für Weichheit, 50–100% für Steifigkeit), um die Teileleistung zu gestalten.

Einschränkungen von TPU

1. Druckkomplexität: Erfordert langsame Geschwindigkeiten, präzise Retraktion und Feuchtigkeitsmanagement. Stützstrukturen lassen sich oft nur sehr schwer entfernen.

2. Nachbearbeitung: Schwer zu schleifen oder zu glätten aufgrund der Abriebfestigkeit; beschränkt auf Trimmen oder Tumbling.

3. Nicht lebensmittelsicher: Ungeeignet für Küchenutensilien ohne Zertifizierung.

4. Hardware-Anforderungen: Bowden-Extruder können Probleme haben; Direktantriebssysteme werden bevorzugt.

TPU vs. andere flexible Filamente

Eigenschaft	TPU	TPE	Silikon
Elastizität	Hoch	Höher	Extrem
Haltbarkeit	Ausgezeichnet	Moderate	Moderate
Druckbarkeit	Moderate	Herausfordernd	Nicht druckbar
Chemikalienbeständigkeit	Hoch	Moderate	Hoch

Anwendungen von TPU

• Konsumgüter: Handyhüllen, Uhrenarmbänder, Schuhsohlen und maßgefertigte Griffe.

• Automobilbereich: Dichtungen, Dichtungsringe, vibrationsdämpfende Halterungen und Schlauchverbinder.

• Industrie: Förderbänder, Antriebskomponenten und kratzfreie Werkzeugabdeckungen.

• Gesundheitswesen: Prothesen, orthopädische Einlagen und flexible Schläuche.

• Luft- und Raumfahrt: Stoßabsorbierende Polster und schützende Gehäuse.

Voraussetzungen zum Drucken von TPU

Dies kann von der spezifischen TPU-Mischung abhängen. Allgemein gilt jedoch: Beim Drucken einer weichen TPU-Version ist ein Direkt-Extruder erforderlich. Ebenfalls sind langsamere Druckgeschwindigkeiten notwendig, und wenn über 240°C gedruckt wird, ist ein All-Metal-Hotend erforderlich.