TPU

別名：熱可塑性ポリウレタン

熱可塑性ポリウレタン（TPU）は、ゴムのような柔軟性と工業用レベルの耐久性を独自に兼ね備え、3Dプリントに革命をもたらしました。衝撃吸収性、耐薬品性、伸縮性で知られるTPUは、強度を犠牲にせず弾性を必要とする機能部品に最適なフィラメントです。カスタムのスマホケースから自動車用シールまで、剛性が不十分な用途でTPUは新たな可能性を開きます。

PolyFlex™ TPU90 が RCカーのバンパーとして使われている様子

TPUとは何か？

TPUはゴムの弾性とプラスチックの造形性を併せ持つ柔軟な熱可塑性エラストマー（TPE）です。剛性のあるフィラメントとは異なり、TPUは破断するまでに元の長さの 500% まで伸びることができ、曲げ可能で衝撃に強い部品に理想的です。摩耗、油類、低温に対する耐久性も高く、産業用途や消費者向け用途での役割を確固たるものにしています。

TPUの柔らかさは、使用する材料のショア硬度とモデルに用いるインフィル（充填）％に依存します。ショア硬度が低いほど＝より柔らかい材料です。

TPUでの印刷：テクニックとヒント

TPUの柔軟性は標準的な印刷ワークフローの調整を必要とします。初心者には難しいですが、その特性を習得すれば比類のない結果が得られます。

最適設定

• ノズル温度: 210–250°C（ブランドにより異なる。まずは230°Cから開始）。

• ベッド温度: 40–60°C（加熱ベッドは接着性を向上させます）。

• 印刷速度: 15–40 mm/s（遅い速度はフィラメントの座屈を防ぎます。特に柔らかいTPUでは重要です）

• リトラクション: 詰まりを避けるため最小限（1–2 mm、10–20 mm/s）。

• レイヤー高さ: レイヤー接着を良くするために0.2–0.3 mm。

ハードウェアの推奨

• エクストルーダー: 直ドライブシステムはボーデン方式より優れ、フィラメント経路の摩擦を減らします。

• ビルドプレート: PEIシート、ペインターズテープ、または粘着コーティングされたガラスが第一層のグリップを強化します。

• 冷却ファン: 詳細とレイヤーの結合のバランスを取るため20–50％。

一般的な課題

• ストリンギング／オージング: TPUの弾性は細かい糸引きを生じさせます。リトラクションを減らし、移動速度を遅くしてください。

• 湿気に対する感受性: フィラメントは乾燥ボックスで保管し、気泡を防ぐために50°Cで24時間予乾燥してください。

• ベッド接着性: 過度の付着は表面を損傷する可能性があります。リリース剤としてスティックのりを使用してください。

TPUの利点

1. 弾性: 伸びは破断するまでに最大5倍に達し、シール、グリップ、ウェアラブル機器に最適です。

2. 耐久性: 摩耗、油類、燃料、衝撃に強く、過酷な環境で剛性プラスチックより優れた性能を発揮します。

3. 衝撃吸収: 自動車用マウント、義肢、スポーツ用具の振動を減衰させます。

4. 耐薬品性: 工業用溶剤や紫外線曝露に耐え、屋外使用に適しています。

5. カスタム柔軟性: インフィル密度を調整することで（柔らかさには10–20％、剛性には50–100％）部品性能を調整できます。

TPUの制約

1. 印刷の複雑さ: 遅い速度、精密なリトラクション、湿気管理が必要です。サポート構造は取り外しが非常に困難な場合があります。

2. 後処理: 耐摩耗性のため研磨や平滑化が困難で、トリミングやタンブリングに限定されることが多いです。

3. 食品安全性なし: 認証がない限り調理器具には不適切です。

4. ハードウェア要件: ボーデンエクストルーダーでは苦労することがあり、直ドライブシステムが推奨されます。

TPUとその他の柔軟フィラメントの比較

特性	TPU	TPE	シリコーン
弾性	高い	より高い	極めて高い
耐久性	優秀	中程度	中程度
印刷性	中程度	困難	印刷不可
耐薬品性	高い	中程度	高い

TPUの用途

• 消費財: スマホケース、時計用ストラップ、靴底、カスタムグリップ。

• 自動車: シール、ガスケット、振動吸収マウント、ホースコネクタ。

• 産業用途: コンベアベルト、駆動部品、非マーキングの工具カバー。

• 医療: 義肢、矯正用インソール、柔軟なチューブ類。

• 航空宇宙: 衝撃吸収パッドや保護ハウジング。

TPU印刷の要件

これは使用するTPUの具体的なブレンドに依存する場合があります。一般的に言えば、柔らかいバージョンのTPUを印刷する場合は直ドライブエクストルーダーが必要です。印刷速度も遅くする必要があり、240°C以上で印刷する場合はオールメタルホットエンドが必要です。