فیلامنت TPU (منعطف و لاستیکی)
فیلامنت TPU یا ترموپلاستیک پلییورتان، رایجترین فیلامنت منعطف پرینت سه بعدی است: مثل لاستیک کش میآید، خم میشود و به شکل اولش برمیگردد، ضربه و لرزش را جذب می‌کند و در برابر سایش مقاوم است. سختی آن با عددی به نام «سختی شور» مشخص میشود و در این صفحه می‌خوانید کدام سختی برای کدام قطعه مناسب است. مادا تکنولوژی قطعات TPU را با پرینت FDM تا ابعاد 470 × 470 × 470 میلی‌متر می‌سازد.
- > 700 %ازدیاد طول تا شکست (95A)
- 29.6 MPaاستحکام کششی (95A)
- 95A · 68Dسختی دو گرید رایج
- 470 × 470 × 470حجم ساخت FDM مادا (میلی‌متر)
فیلامنت TPU چیست؟
TPU یا ترموپلاستیک پلییورتان، یک الاستومر گرمانرم است؛ یعنی رفتار لاستیکی دارد، کش میآید و برمیگردد، اما مثل پلاستیک با گرما ذوب و با پرینت FDM شکل داده میشود. TPU عضوی از خانوادهٔ بزرگ‌تر TPE (الاستومرهای گرمانرم) است و در سختی‌های مختلف تولید میشود.
TPU برای قطعاتی انتخاب میشود که باید خم شوند، فشرده شوند یا ضربه را بگیرند و نشکنند: کفی و زیره، ضربهگیر، دستگیره، قاب محافظ، پایهٔ ضدلرزش و قطعات منعطف رباتیک. برای قطعات سفت و دقیق، فیلامنت‌های صلب مانند PETG یا نایلون مناسب‌ترند و برای قطعاتی که باید بارها خم شوند ولی شکل مهندسی‌شان را حفظ کنند، PA11.
- نوع
- الاستومر گرمانرم پلییورتان
- روش چاپ
- پرینت FDM با سرعت کم
- مزیت اصلی
- انعطاف، برگشت‌پذیری و مقاومت سایشی
- محدودیت اصلی
- دقت ابعادی کمتر و چاپ کندتر
سختی شور (Shore) یعنی چه؟ 95A یا 68D؟
سختی متریالهای لاستیکی با دستگاهی به نام دورومتر و روی دو مقیاس اصلی سنجیده میشود: مقیاس A برای متریالهای نرم و منعطف و مقیاس D برای متریالهای سختتر. در هر مقیاس، عدد بیشتر یعنی سفتتر؛ اما عددهای دو مقیاس با هم قابل مقایسهٔ مستقیم نیستند.
- TPU 95A: رایجترین سختی فیلامنت TPU؛ با دست به‌راحتی خم و فشرده میشود و برای ضربهگیر، دستگیره، کفی و قاب محافظ مناسب است.
- TPU 68D: با وجود عدد کوچک‌تر، به دلیل مقیاس D بسیار سفتتر از 95A است؛ قطعه‌ای چقرمه و کمی منعطف می‌دهد که ضربه را می‌گیرد اما مثل لاستیک نرم نیست.
- نرمتر از 95A: برای قطعات بسیار نرم، گریدهای نرمتر TPU یا فیلامنت TPE به کار می‌روند که چاپشان دشوارتر است.
در جدول‌های تبدیل رایج، سختی 95A تقریباً معادل اواسط مقیاس D است؛ این تبدیل تقریبی است و برای مقایسهٔ دقیق، سختی هر دو متریال باید در یک مقیاس سنجیده شود.
خواص فنی فیلامنت TPU
| خاصیت | TPU 95A | TPU 68D |
|---|---|---|
| سختی شور | 95A | 68D |
| استحکام کششی (X-Y) | 29.6 ± 0.6 MPa | 22.4 ± 0.6 MPa |
| استحکام کششی (Z) | 23.2 ± 0.5 MPa | 11.2 ± 0.5 MPa |
| ازدیاد طول تا شکست (X-Y) | > 700 % | > 650 % |
| ازدیاد طول تا شکست (Z) | > 500 % | 31 % |
| مقاومت ضربه (X-Y) | — | 124.3 kJ/m² |
| مقاومت ضربه (Z) | — | 9.6 ± 0.3 kJ/m² |
مقادیر طبق دیتاشیت رسمی سازندهٔ فیلامنت برای هر گرید (روش‌های ISO) است؛ «—» یعنی سازنده مقداری اعلام نکرده است. X-Y یعنی در صفحهٔ لایهها و Z یعنی عمود بر لایهها. استحکام خمشی برای TPU معنا ندارد، چون قطعه به‌جای شکستن خم میشود.
جهت چاپ در قطعهٔ منعطف هم مهم است
ازدیاد طول TPU 95A در جهت ارتفاع هم بیش از 500 درصد است؛ یعنی قطعه در همهٔ جهت‌ها تقریباً یکسان کش میآید. اما در TPU 68D، ازدیاد طول میان لایهها به حدود 31 درصد می‌رسد، در برابر بیش از 650 درصد در صفحهٔ لایهها. پس قطعهٔ 68D اگر در جهت ارتفاع کشیده شود، خیلی زودتر از لایهها جدا میشود.
کشش در صفحهٔ لایهها
بخش‌هایی که کشیده یا خم میشوند، مثل بند، تسمه یا لولای منعطف، در صفحهٔ لایهها چاپ شوند.
سختی را بر اساس جهت بار انتخاب کنید
اگر قطعه در همهٔ جهت‌ها کش میآید، 95A انتخاب امن‌تری است.
ویژگی‌های کلیدی فیلامنت TPU
کشسان و برگشت‌پذیر
ازدیاد طول بیش از 700 درصد در 95A و برگشت به شکل اول پس از خم شدن و فشرده شدن.
مقاوم در برابر سایش
سطح TPU در برابر مالش و سایش دوام زیادی دارد؛ مناسب زیره، چرخ و روکش.
جذب ضربه و لرزش
برای ضربهگیر، پایهٔ ضدلرزش و قاب محافظ.
چقرمه
گرید 68D مقاومت ضربهٔ حدود 124 کیلوژول بر متر مربع در صفحهٔ لایهها دارد.
سختی قابل تنظیم با طراحی
با ضخامت دیواره، درصد و الگوی پرشدگی، نرمی قطعه را بدون عوض کردن متریال تنظیم می‌کنیم.
مقاوم در برابر روغن و گریس
TPU معمولاً در برابر روغن و گریس مقاومت خوبی دارد؛ برای مواد شیمیایی خاص، سازگاری بررسی میشود.
TPU یا TPE یا PA11 یا TPU به روش SLS؟
| ویژگی | فیلامنت TPU | فیلامنت TPE | PA11 | TPU به روش SLS |
|---|---|---|---|---|
| رفتار | لاستیکی و کشسان | لاستیکی و نرمتر | منعطف ولی مهندسی | لاستیکی؛ بدون ساپورت |
| سختی رایج | 95A تا 68D | نرمتر از 95A | سفت | به نوع پودر بستگی دارد |
| سهولت چاپ | متوسط؛ سرعت کم | دشوارتر | نیاز به محفظه و خشک کردن | بدون ساپورت؛ مناسب هندسهٔ پیچیده |
| مناسب برای | ضربهگیر، کفی، دستگیره | قطعات بسیار نرم | لولا و اتصال کلیک‌شونده | شبکه‌های منعطف و قطعات پیچیده |
TPU یا TPE؟ TPU خودش نوعی TPE است؛ آنچه در بازار «فیلامنت TPE» نامیده میشود معمولاً نرمتر است و چاپ دشوارتری دارد. برای بیشتر قطعات منعطف، TPU تعادل بهتری میان نرمی، دوام و دقت دارد.
فیلامنت TPU یا TPU به روش SLS؟ برای شبکه‌ها و هندسه‌های منعطف پیچیده که ساپورت نمی‌خواهند، پرینت SLS با پودر TPU گزینهٔ بهتری است؛ مادا تکنولوژی هر دو روش را ارائه می‌دهد.
TPU در مقایسه با فیلامنت‌های دیگر
TPU را کنار TPE، PA11، PA12 و PETG روی نمودار ببینید یا متریال‌ها و پارامترهای دیگر را انتخاب کنید.
دنبال چه چیزی هستی؟ یک کاربرد را انتخاب کن تا متریالهای مناسبش روشن شوند
🏆 برندهٔ هر پارامتر بین متریالهای انتخاب‌شده
| پارامتر | PLA | PETG | ABS | ASA | PC | TPU | TPE | PA11 | PA12 | PA66 | PA6-CF | PA6-GF | PAHT-CF | PPA-CF | PPS-CF | PET-CF | PVB | Wood |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| استحکام | 6 | 6 | 5 | 5 | 7 | 4 | 2 | 6 | 6 | 7 | 8 | 7 | 8 | 9 | 8 | 7 | 5 | 3 |
| سفتی | 7 | 5 | 5 | 5 | 6 | 1 | 1 | 4 | 4 | 6 | 9 | 8 | 9 | 10 | 10 | 8 | 6 | 6 |
| مقاومت ضربه | 3 | 6 | 6 | 6 | 8 | 10 | 8 | 9 | 8 | 8 | 6 | 6 | 6 | 5 | 4 | 4 | 3 | 2 |
| انعطاف‌پذیری | 1 | 3 | 3 | 3 | 3 | 10 | 10 | 5 | 5 | 3 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 2 | 1 |
| مقاومت حرارتی | 2 | 4 | 6 | 6 | 8 | 4 | 3 | 6 | 6 | 7 | 7 | 7 | 9 | 10 | 10 | 6 | 2 | 2 |
| مقاومت شیمیایی | 3 | 7 | 5 | 6 | 6 | 7 | 6 | 7 | 8 | 7 | 7 | 7 | 8 | 8 | 10 | 7 | 3 | 3 |
| مقاومت در فضای باز | 3 | 5 | 4 | 9 | 6 | 6 | 5 | 6 | 6 | 5 | 6 | 6 | 6 | 6 | 7 | 6 | 3 | 2 |
| صرفهٔ اقتصادی | 10 | 9 | 8 | 7 | 6 | 6 | 6 | 5 | 5 | 5 | 4 | 5 | 3 | 2 | 2 | 4 | 6 | 8 |
جمع‌بندی و پیشنهاد
امتیازها نسبی و از 0 تا 10 هستند و بر اساس خواص شناخته‌شدهٔ هر نوع متریال تعیین شده‌اند؛ برای انتخاب اولیه به کار می‌روند و جای دیتاشیت را نمی‌گیرند. عدد دقیق خواص در صفحهٔ هر متریال آمده و خواص گریدهای مختلف یک متریال با هم فرق دارد؛ پیش از ساخت، انتخاب با کارشناسان بررسی میشود.
نکات طراحی قطعهٔ منعطف با TPU
ضخامت دیواره نرمی را تعیین می‌کند
دیوارهٔ نازک‌تر و پرشدگی کمتر، قطعهٔ نرم‌تری می‌دهد؛ برای قطعات منعطف، معمولاً ضخامت و پرشدگی را طراحی می‌کنیم نه فقط متریال را.
شبکه برای بالشتک
ساختار شبکه‌ای و الگوهای پرشدگی سه بعدی، ضربه را یکنواخت‌تر جذب می‌کنند؛ مناسب کفی، بالشتک و ضربهگیر.
پرهیز از ساپورت
جدا کردن ساپورت از TPU دشوار است و جایش روی سطح می‌ماند؛ هندسه را تا جای ممکن بدون ساپورت طراحی کنید.
جزئیات ریز
TPU جزئیات بسیار ریز و لبه‌های خیلی تیز را به خوبی متریالهای سفت نمی‌سازد؛ جزئیات را کمی درشت‌تر طراحی کنید.
اتصال با قطعات سفت
برای اتصال TPU به قطعهٔ سفت، فرورفتگی یا شیار مکانیکی مطمئن‌تر از تکیه بر چسب است.
نکات پرینت فیلامنت TPU
| خشک کردن پیش از چاپ | 70 °C، 8 ساعت |
|---|---|
| رطوبت چاپ و نگهداری | کمتر از 20٪، در ظرف دربسته با رطوبت‌گیر |
| سرعت چاپ | کم؛ TPU برای چاپ پرسرعت مناسب نیست |
چرا TPU کند چاپ میشود؟
فیلامنت منعطف زیر فشار خم و فشرده میشود؛ با سرعت زیاد، تغذیهٔ فیلامنت یکنواخت نمی‌ماند و لایهها ناقص میشوند.
رطوبت و رشته‌رشته شدن
TPU مرطوب، رشته‌های نازک زیادی میان بخش‌های قطعه جا می‌گذارد؛ خشک کردن و نگهداری خشک لازم است.
مقادیر طبق دیتاشیت رسمی سازندهٔ فیلامنت است؛ دمای نازل و بستر برای هر گرید طبق توصیهٔ سازندهٔ همان فیلامنت تنظیم میشود.
کاربردهای فیلامنت TPU
ضربهگیر و پایهٔ ضدلرزش
پایه، بوش و ضربهگیر برای دستگاه‌ها و تجهیزات.
پرینت سه بعدی در مهندسیواشر و درزگیر غیربحرانی
واشر و پوشش‌هایی که فشار و دمای بالا ندارند.
پرینت سه بعدی در خودروسازیکفی و قطعات پوشیدنی
کفی، زیره و قطعاتی که با بدن در تماس‌اند و باید منعطف باشند.
پرینت سه بعدی در سرگرمیدستگیره و روکش
روکش ابزار و دستگیره با سطح نرم و غیرلغزنده.
پرینت سه بعدی در تولید انبوهگیرندهٔ منعطف رباتیک
انگشتک‌ها و گیرنده‌های نرم که قطعه را بدون آسیب می‌گیرند.
پرینت سه بعدی در تحقیق و توسعهقاب و محافظ
قاب محافظ دستگاه‌ها و لبه‌های ضربهگیر.
پرینت سه بعدی در مخابرات
محدودیت‌های فیلامنت TPU و جایگزین‌ها
دقت ابعادی کمتر
قطعهٔ منعطف زیر نیرو تغییر شکل می‌دهد؛ برای قطعات دقیق و سفت، فیلامنت صلب.
چاپ کندتر
سرعت کم چاپ، زمان و هزینهٔ ساخت را بیشتر می‌کند.
دمای بالا
برای کار در دمای بالا مناسب نیست؛ برای قطعات منعطف گرم، شرایط کاری بررسی میشود.
آببندی بحرانی
برای آببندی تحت فشار یا گازی، قطعات قالبگیریشده با کیفیت کنترل‌شده مطمئنترند.
کاربرد پزشکی
استفاده در تماس با بدن یا کاربرد بالینی، به گرید و مجوزهای ویژه نیاز دارد.
پرداخت سطح
سنباده‌کاری و ماشین‌کاری TPU دشوار است؛ سطح نهایی همان سطح چاپ است.
سوالات متداول فیلامنت TPU
فیلامنت TPU چیست؟
فیلامنتی از ترموپلاستیک پلییورتان، یک الاستومر گرمانرم که مثل لاستیک کش میآید و برمیگردد و با پرینت FDM چاپ میشود؛ برای قطعات منعطف، ضربهگیر و مقاوم به سایش.
سختی شور 95A یعنی چه؟
سختی در مقیاس A که برای متریالهای نرم به کار میرود؛ 95A یعنی منعطف ولی محکم. با دست خم و فشرده میشود و رایجترین سختی فیلامنت TPU است.
TPU 68D نرمتر است یا 95A؟
68D سفتتر است؛ چون در مقیاس D سنجیده میشود که برای متریالهای سختتر است. عددهای دو مقیاس مستقیماً قابل مقایسه نیستند.
TPU چقدر کش میآید؟
طبق دیتاشیت رسمی سازندهٔ فیلامنت، ازدیاد طول تا شکست TPU 95A در صفحهٔ لایهها بیش از 700 درصد است.
TPU بهتر است یا TPE؟
TPU خودش نوعی TPE است؛ فیلامنتهایی که با نام TPE فروخته میشوند معمولاً نرمترند و چاپ دشوارتری دارند. برای بیشتر قطعات منعطف، TPU مناسبتر است.
آیا جهت چاپ برای قطعهٔ TPU مهم است؟
بله، بهویژه در گریدهای سفتتر؛ در TPU 68D ازدیاد طول میان لایهها حدود 31 درصد است، در برابر بیش از 650 درصد در صفحهٔ لایهها.
آیا TPU برای واشر و آببند مناسب است؟
برای واشر و درزگیرهای غیربحرانی بله؛ برای آببندی تحت فشار یا گازی، قطعات قالبگیریشده مطمئنترند.
آیا TPU در برابر روغن مقاوم است؟
TPU معمولاً در برابر روغن و گریس مقاومت خوبی دارد؛ برای مادهٔ شیمیایی، دما و مدت تماس مشخص، سازگاری بررسی میشود.
چرا چاپ TPU کندتر است؟
فیلامنت منعطف با سرعت زیاد بهطور یکنواخت تغذیه نمیشود؛ سازنده هم TPU را برای چاپ پرسرعت مناسب نمیداند. برای همین زمان چاپ قطعات TPU بیشتر است.
هزینهٔ ساخت قطعه با TPU چطور محاسبه میشود؟
بر اساس حجم و وزن قطعه، زمان چاپ که برای TPU بیشتر است، درصد پرشدگی و تعداد؛ با آپلود فایل در پنل آنلاین برآورد قیمت را می‌بینید.
فایل سه بعدی قطعه را بفرستید؛ سختی و ساختار مناسبش را پیشنهاد می‌کنیم
کارشناسان مادا تکنولوژی بر اساس نرمی، کشش، ضربه و محیط کار قطعه، سختی TPU، ضخامت دیواره و پرشدگی، یا پرینت SLS با پودر TPU را پیشنهاد می‌کنند.