Wraz z rozwojem materiałów do druku 3D rozszerza się udział produkcji addytywnej w przemyśle. HP wprowadzając w ubiegłym roku na rynek urządzenia z serii Jet Fusion 5200 3D zaoferowało również nowe materiały z grupy elastomerów, pozwalających na drukowanie elastycznych i wytrzymałych części o wysokim poziomie szczegółowości.
Elastomery poliuretanowe są tworzywem gumopodobnym o wysokich wskaźnikach eksploatacyjnych. Ich właściwości można kształtować w bardzo szerokim zakresie, co czyni je tworzywem niezwykle uniwersalnym. TPU zapewnia wartość zarówno projektantom jak i użytkownikom końcowym dzięki unikalnemu zestawowi właściwości, od miękkich jak guma do sztywnych jak twarde tworzywa sztuczne. Charakteryzuje się wyjątkową odpornością na ścieranie i rozdarcie, wysoką elastycznością, odpornością na oleje i rozpuszczalniki oraz plastycznością w szerokim zakresie temperatur.
Elastomery w technologii HP Multi Jet Fusion 3D
HP sukcesywnie rozszerza portfolio materiałów, które sprawdzą się nawet w najbardziej wymagających zastosowaniach w branży motoryzacyjnej, elektronice, sporcie i rekreacji czy medycynie oraz wielu innych. We współpracy z BASF, wiodącym dostawcą w przemyśle chemicznym, który posiada najbogatsze portfolio materiałów, możliwych do zastosowania w druku 3D, wprowadziło w ubiegłym roku materiał Ultrasint TPU 90A-01, który idealnie sprawdza się w prototypowaniu i produkcji, gdzie potrzebna jest dobra amortyzacja wstrząsów i elastyczność na miarę gumy formowanej w szerokim zakresie temperatur.
Elastyczne i wytrzymałe elementy wykonane z TPU w technologii HP MJF
Portfolio BASF obejmuje szeroki wachlarz konstrukcyjnych tworzyw termoplastycznych, poliuretanów, materiałów akrylanowych (np. fotopolimery), fotoinicjatorów, funkcjonalnych środków pomocniczych, stabilizatorów, pigmentów, a także metali.
Producenci obuwia, produktów gospodarstwa domowego oraz sprzętu sportowego wykorzystują wyjątkowe właściwości poliuretanów. Na tę grupę produktów składają się elastomery plastyczne (np. Elastollan® (TPU)) oraz elastomery mikrokomórkowe. Te przedsiębiorstwa oraz silny potencjał stanowią filar prac nad materiałami przeznaczonymi do przemysłowych zastosowań druku 3D.
Wkładka do buta wykonana z TPU – technologia HP MJF
Materiał Ultrasint TPU 90A-01 – parametry techniczne
Belgijska firma Materialise jako jeden z głównych partnerów HP pierwszy w Europie oferuje klientom TPU do druku 3D, które wg nich charakteryzuje się wysoką precyzją i dokładnością wymiarową:
| Parametr | Wartość |
| Dokładność wymiarowa | ±0,3% |
| Grubość warstwy | 0.1 mm |
| Minimalna grubość ścianki | 0,8 mm, ale przy grubości 0,6 mm można zastosować zawiasy z materiału rodzimego |
| Możliwość produkcji zatrzasków i zawiasów | Tak |
| Struktura powierzchni | Niewykończone części mają zwykle gładką powierzchnię w kamienno-szarym kolorze bez widocznych warstw |
Elementy służące do badania elastyczności i wytrzymałości materiału TPU
Jako wczesny tester nowej serii HP Jet Fusion 5200 3D, która została wprowadzona na rynek w maju ubiegłego roku, Materialise był aktywny w badaniach i opracowaniu aplikacji dla nowego materiału,
z którego drukował oraz prototypował np. niewielkie serie obudów i pokryw ochronnych. Według inżynierów Materialise Ultrasint TPU 90A-01 charakteryzuje się:
| Parametr | Wartość XY | Wartość Z | Standard |
| Gęstość | 1,1 | 1,1 | g/cm3 |
| Twardość Shore A | 88 | 88 | (DIN ISO 7619-1) |
| Wytrzymałość na rozciąganie | 9 | 7 | MPa (DIN 53504, S2) |
| Wydłużenie przy zerwaniu | 220 | 120 | % (DIN 53504, S2) |
| Moduł sprężystości | 75 | 85 | MPa (ISO 527-2, 1 A.) |
| Moduł zginania | 75 | 75 | MPa (DIN EN ISO 178) |
| Odporność na zerwanie (Trouser) | 20 | 16 | kN/m (DIN ISO 34-1, A) |
| Odporność na rozdarcie (Graves) | 36 | 32 | kN/m (DIN ISO 34-1, B) |
| Stopień kompresji przy ściskaniu B (23°C, 72 godz.) | 20 | 20 | % (DIN ISO 815-1) |
| Odbicie sprężyste | 63 | 63 | % (DIN 53512) |
| Odporność na ścieranie | 140 | 100 | mm3 (DIN ISO 4649) |
| Siła uderzenia Charpy’ego (karbowana, 23°C) | Częściowe pęknięcie | Bez pęknięcia | (DIN EN ISO 179-1) |
| Siła uderzenia Charpy’ego (karbowana, -10°C) | 21 | 29 | kJ/m2 (DIN EN ISO 179-1) |
| Testy Rossflex (100 000 cykli, 23°C) | Brak pogłębienia rozdarcia | (ASTM D1052) | |
| Testy Rossflex (100 000 cykli, -10°C) | Brak pogłębienia rozdarcia | (ASTM D1052) | |
| Vicat/A(10N) | 84 | 96 | (DIN EN ISO 306) |
| Temperatura topnienia | 120-150 | 120-150 | °C (ISO 11357 20 K/min) |
Mapa zastosowań TPU
Z TPU najczęściej wytwarza się przyrządy i osprzęt w branży automotive np. miękkie uchwyty do części wrażliwych na zarysowania, elementy wewnętrzne, konstrukcje kratowe – lekkie części; w przemyśle – komponenty wyposażenia linii produkcyjnej i robotów, takich jak kanały powietrzne, złożone rurki, chwytaki i uszczelki, elementy urządzeń elektronicznych, w których części muszą być elastyczne i wytrzymale jednocześnie, w sektorze dóbr konsumenckich, to obuwie i akcesoria sportowe (kaski, ochraniacze, wkładki).
Elementy stosowane na liniach produkcyjnych – materiał TPU, technologia druku HP MJF
We współpracy z BASF HP chce łączyć rozumienie potrzeb i aplikacji klientów ze specjalistyczną wiedzą w zakresie materiałów, a otwarta platforma ma napędzać rozwój przemysłowego zastosowania druku 3D na dużą skalę w produkcji, gdzie BASF będzie odgrywać kluczową rolę w rozwoju kolejnych materiałów.
HP3D.pl jako dystrybutor technologii Multi Jet Fusion 3D w Polsce rekomenduje TPU jako idealny materiał do produkcji w wielu zastosowaniach. Elastyczność, przywracanie kształtu i właściwości pochłaniania wstrząsów sprawiają, że materiał TPU jest idealny do produkcji niewielkich serii obudów i pokryw ochronnych.