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TPU per la stampa 3D: tutto quello che c’è da sapere

Pubblicato il 2 Giugno 2022 da Nunzia A.
TPU stampa 3d

L’uso del TPU per la stampa 3D sta diventando sempre più comune grazie alle sue interessanti proprietà. Il poliuretano termoplastico (TPU) è infatti un elastomero caratterizzato da un’elevata flessibilità e durabilità di elaborazione che combina le proprietà di termoplastiche e gomme. La flessibilità di questo polimero è dovuta alla presenza di sequenze alternate di segmenti duri e morbidi nella sua composizione chimica. Variando la proporzione di tali segmenti, infatti, anche la rigidità e la flessibilità del materiale cambiano. Ciò influisce sulla trasparenza dei pezzi finali, la morbidezza al tatto o l’adesione delle parti. In generale possiamo dire che il TPU è un polimero molto vario che garantisce ai pezzi delle caratteristiche estremamente interessanti. Ma cosa dovremmo sapere prima di utilizzare il TPU?

Nel settore della manifattura additiva, questo materiale apre un mondo di possibilità per diversi mercati come quello delle calzature (produzione di suole elastiche) o quello automobilistico (pneumatici e paraurti). Il TPU è il materiale ideale per pezzi destinati al consumatore finale, prototipi funzionali, modelli concettuali e componenti personalizzati. Inoltre, questo tipo di materiale è molto utilizzato per produrre cover per cellulari, in quanto capace di proteggere il dispositivo da urti e rotture.

tpu

Grazie alla sua flessibilità, il TPU può essere utilizzato per creare cover per cellulari

Caratteristiche del filamento TPU nella stampa 3D

In termini di proprietà, è importante sapere che questo polimero ha numerosi vantaggi come un’elevata resistenza agli urti, all’usura, all’abrasione e ai tagli. Inoltre, presenta un’adesione degli strati piuttosto avanzata che permette di raggiungere un’eccellente omogeneità meccanica a livello delle parti fabbricate, rendendole isotropiche. Tuttavia, questo tipo di materiale ha alcuni limiti che bisogna tenere in considerazione: il TPU non si adatta bene agli ambienti caldi, il che è degno di nota poiché non sopporta le alte temperature; le impostazioni di stampa devono variare a seconda della tecnologia impiegata.

Quando si stampano i pezzi con il TPU servendosi della tecnologia FDM, suggeriamo di applicare un sottile strato di colla al piatto di stampa, che faciliterà l’adesione del materiale. Si raccomanda inoltre che l’ugello di estrusione raggiunga una temperatura compresa tra 210 e 235°C per fondere il filamento (sebbene questo dipenda dal produttore). Questi sono consigli generali, ma il successo del TPU dipenderà dalla configurazione di ciascuna stampante 3D e da un’adeguata calibrazione; quindi, si raccomanda di effettuare piccoli test con questo materiale prima di iniziare con stampe più complesse.

tpu stampa 3d

L’adesione degli strati permette di ottenere un’eccellente omogeneità meccanica (crediti foto: The Lubrizol Corporation)

Per quanto riguarda la stereolitografia, il TPU non è consigliato per modelli piccoli e sottili o per quelli che simulano materiali dalla elevata elasticità. Al momento di configurare il modello, si consiglia che i modelli abbiano la forma finale e siano orientati verso il piano di stampa a non più di 20°. I pezzi più sottili e più alti saranno più difficili da stampare, sebbene sia sempre possibile utilizzare ulteriori supporti per garantire un risultato ottimale.

Quali aziende producono questi materiali?

Sul mercato della produzione additiva oggi possiamo trovare grandi aziende che offrono TPU per creare parti flessibili. Ultimaker ha un filamento chiamato TUP 95A, che è compatibile con le sue stampanti 3D Ultimaker S5, Ultimaker 3 e Ultimaker 2+. Secondo l’azienda, il materiale supporta fino al 580% di allungamento a rottura; questo filamento è disponibile in 4 colori diversi. Un’altra azienda è Formlabs, che l’anno scorso ha presentato la sua “resina elastica” per tecnologia SLA. Questa resina ha una durezza Shore di 50A, oltre a un allungamento e un ritorno energetico elevati. Il valore di Shore fa riferimento alla durezza del materiale impiegato o, in altre parole, a quanto è resistente un materiale all’intaccatura. Valori più bassi indicano una minore resistenza o materiali più morbidi. L’elasticità e la resistenza di questo materiale ne permette l’uso in cicli multipli. Inoltre, la tecnologia permette di ridurre i costi e i tempi di consegna stampando direttamente sulle parti morbide.

tpu stampa 3d

Crediti: Formlabs

Ci sono anche altre aziende impegnate nello sviluppo di questi materiali come Recreus, che offre una grande varietà di filamenti di stampa 3D. In particolare, il suo rinomato filamento FilaFlex è nato dall’esigenza di innovare nella stampa 3D. Ignacio García, Amministratore Delegato di Recreus ha dichiarato: “La tecnologia di stampa 3D stessa era già innovativa e questo, aggiunto alla flessibilità del materiale con cui creare pezzi flessibili, come ad esempio le scarpe, ha dimostrato senza alcun dubbio il potenziale della manifattura additiva e del FilaFlex”. Oltre alle aziende leader ci sono altri protagonisti sul mercato che forniscono TPU per la stampa 3D.

In questo video vediamo, ad esempio, in che modo HP integra a questo polimero nella produzione additiva:

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