فیلامنت TPU قابلیت‌های چاپ سه‌بعدی انعطاف‌پذیر را گسترش می‌دهد

تصور کنید که یک قاب گوشی سفارشی طراحی می‌کنید که کاملاً با دستگاه شما مطابقت دارد و در عین حال جذب ضربه بالایی را برای محافظت در برابر افتادن ارائه می‌دهد. یا ساخت یک واشر آب‌بندی برای ابزارهای دقیق را در نظر بگیرید که به کشسانی استثنایی برای انطباق با محیط‌های مختلف چالش‌برانگیز نیاز دارد. در حالی که مواد چاپ سه‌بعدی سنتی اغلب از این الزامات عقب می‌مانند، رشته ترموپلاستیک پلی‌اورتان (TPU) به عنوان یک راه‌حل تغییردهنده بازی ظاهر شده است. این مقاله به بررسی خواص، کاربردها، تکنیک‌های چاپ و نحوه مقایسه آن با سایر مواد انعطاف‌پذیر رشته TPU می‌پردازد.

ترموپلاستیک پلی‌اورتان (TPU) یک الاستومر ترموپلاستیک (TPE) است که استحکام پلاستیک را با خاصیت ارتجاعی لاستیک ترکیب می‌کند. این ترکیب منحصربه‌فرد، رشته TPU را به یک انتخاب ایده‌آل برای ساخت قطعاتی که به انعطاف‌پذیری، دوام و مقاومت در برابر سایش بالایی نیاز دارند، تبدیل می‌کند.

• انعطاف‌پذیری بالا: بارزترین ویژگی TPU انعطاف‌پذیری استثنایی آن است. این ماده می‌تواند در برابر خم شدن و کشش قابل توجهی مقاومت کند و در عین حال خواص اصلی خود را حفظ کند، و آن را برای قطعاتی که به خم شدن مکرر نیاز دارند، مانند لولاها، جاذب‌های ضربه و دستگاه‌های پوشیدنی، عالی می‌کند.
• دوام فوق‌العاده: TPU در مقایسه با سایر مواد انعطاف‌پذیر، مقاومت بالاتری در برابر سایش، روغن‌ها و مواد شیمیایی ارائه می‌دهد. این امر عملکرد طولانی‌مدت را در محیط‌های خشن، مانند واشرهای آب‌بندی در معرض مواد شیمیایی بدون خوردگی، امکان‌پذیر می‌کند.
• مقاومت در برابر ضربه عالی: TPU می‌تواند انرژی ضربه قابل توجهی را جذب کند و از قطعات در برابر آسیب محافظت کند. این امر آن را برای قاب‌های محافظ، پدهای ضربه‌گیر و تجهیزات ورزشی ایده‌آل می‌کند.

انعطاف‌پذیری TPU با استفاده از مقیاس سختی شور اندازه‌گیری می‌شود که مقاومت یک ماده در برابر فرورفتگی را ارزیابی می‌کند. مقادیر بالاتر نشان‌دهنده مواد سخت‌تر است. مقادیر کمتر نشان‌دهنده مواد نرم‌تر است. TPU معمولاً بین 60A (مشابه نوارهای لاستیکی) و 95A (قابل مقایسه با لاستیک‌های خودرو) متغیر است. انتخاب سختی مناسب به الزامات کاربردی بستگی دارد—مقادیر شور کمتر برای انعطاف‌پذیری بیشتر، مقادیر بالاتر برای افزایش مقاومت در برابر سایش.

خواص منحصربه‌فرد TPU کاربردهای متنوعی را در صنایع مختلف امکان‌پذیر می‌کند.

TPU به طور گسترده برای قاب‌های گوشی جاذب ضربه و روکش‌های محافظ استفاده می‌شود که از دستگاه‌ها در برابر افتادن محافظت می‌کنند و در عین حال امکان طراحی‌های شخصی‌سازی‌شده را فراهم می‌کنند. خواص سازگار با پوست آن نیز آن را برای بندهای ساعت هوشمند ایده‌آل می‌کند و راحتی و دوام را ارائه می‌دهد.

خاصیت ارتجاعی و مقاومت شیمیایی TPU آن را برای واشرهای آب‌بندی که از نشت در محیط‌های خشن جلوگیری می‌کنند، عالی می‌کند. کیفیت جذب ضربه آن برای دمپرهای ارتعاشی و ابزارهای سفارشی که راندمان تولید را افزایش می‌دهند، مناسب است.

TPU با زیست سازگاری عالی در ارتزها، پروتزها و اجزای دستگاه‌های پزشکی مانند کاتترها و ماسک‌های تنفسی که به مقاومت در برابر مواد شیمیایی و دما نیاز دارند، استفاده می‌شود.

خاصیت ارتجاعی و مقاومت در برابر سایش TPU آن را برای زیره‌های کفش‌های ورزشی که بالشتک و پشتیبانی را فراهم می‌کنند، ایده‌آل می‌کند. جذب ضربه آن همچنین برای تجهیزات محافظتی که ورزشکاران را از آسیب‌دیدگی محافظت می‌کند، مفید است.

چاپ با TPU به تکنیک‌های خاصی برای دستیابی به نتایج با کیفیت بالا نیاز دارد.

دمای چاپ معمولاً بین 200 درجه سانتی‌گراد و 230 درجه سانتی‌گراد متغیر است، که به نوع رشته و قابلیت‌های چاپگر بستگی دارد. سرعت چاپ کمتر (20-40 میلی‌متر بر ثانیه) از بی‌ثباتی اکستروژن جلوگیری می‌کند. تنظیمات جمع‌شدگی باید به حداقل برسد تا رشته‌شدن کاهش یابد، در حالی که سرعت فن 30-50٪ چسبندگی لایه مناسب را بدون به خطر انداختن تضمین می‌کند. یک بستر چاپ گرم شده (50-60 درجه سانتی‌گراد) با چسب‌هایی مانند چسب چوب، چسبندگی بستر را بهبود می‌بخشد.

اکسترودرهای درایو مستقیم کنترل بهتری بر رشته دارند و مشکلات اکستروژن را کاهش می‌دهند. هات‌اندهای تمام فلزی در برابر دماهای بالاتر مقاومت می‌کنند و خطر گرفتگی را به حداقل می‌رسانند.

TPU رطوبت را از هوا جذب می‌کند و کیفیت چاپ را کاهش می‌دهد. آن را در محیط‌های خشک با استفاده از ظروف دربسته با مواد خشک‌کننده نگهداری کنید.

در حالی که TPU، TPE (الاستومر ترموپلاستیک) و TPC (کوپلی‌استر ترموپلاستیک) همگی انعطاف‌پذیری را ارائه می‌دهند، در عملکرد متفاوت هستند:

• TPU در مقاومت در برابر سایش، روغن و مواد شیمیایی برای کاربردهای سخت‌گیرانه عالی است.
• TPE یک ماده انعطاف‌پذیر با کاربرد عمومی با دوام کمتر است.
• TPC در محیط‌های با دمای بالا یا خورنده شیمیایی بهترین عملکرد را دارد.

TPU به عنوان یک ماده انعطاف‌پذیر با عملکرد بالا، همچنان در حال گسترش کاربردهای خود در صنایع مختلف است. با پیشرفت‌های مداوم در فناوری چاپ سه‌بعدی، قابلیت‌های TPU افزایش می‌یابد و محصولات سفارشی، تولید صنعتی، مراقبت‌های بهداشتی و تجهیزات ورزشی را متحول می‌کند.