Гибкие TPU-пластики: выбор твёрдости и настройка

Короткий ответ

TPU (англ. thermoplastic polyurethane - термопластичный полиуретан) - это резиноподобный пластик. Гнётся, тянется, амортизирует, не ломается. Печатается тяжелее, чем PLA или PETG, потому что мягкая нить сминается прямо в экструдере.

Главное правило: гибкий пластик уверенно берёт только принтер с прямой подачей (англ. direct drive - мотор с шестернями стоит прямо на печатной голове, у самого сопла). На боуден-системе (мотор далеко от сопла, нить идёт через длинную трубку) мягкий филамент складывается в гармошку и забивает узел. Исключение - жёсткие 95A и высокотекучие сорта: они иногда печатаются и через трубку, но только на низкой скорости.

Число Shore A описывает твёрдость самого материала, но не задаёт гибкость готовой детали. На неё влияют толщина стенок, заполнение, форма и направление слоёв. 95A обычно проще подавать, чем 85A или 90A, но точное поведение зависит от состава конкретной катушки.

Почему TPU печатается не как все

TPU - это эластомер. По ощущениям как мягкий силикон или плотная резина, в зависимости от твёрдости. Принципиальное отличие от обычных филаментов в том, что он сжимается, когда его толкают. Шестерёнка экструдера давит на пруток, а тот вместо того чтобы продвинуться вперёд, сминается, как пружина. Если расстояние от шестерёнки до сопла большое (а в боуден-системе оно десятки сантиметров), нить просто не доходит до плавления - она комкается внутри трубки.

Поэтому всё, что говорят про печать TPU, упирается в одно: путь нити от шестерёнки до сопла должен быть максимально коротким. При прямой подаче он в несколько сантиметров, и нить успевает дойти и расплавиться раньше, чем сомнётся.

Второе отличие - TPU гигроскопичен. Он впитывает влагу из воздуха быстрее, чем PETG, и сильно быстрее PLA. Открытая катушка за пару-тройку недель в обычной квартире набирает столько воды, что при печати начинает трещать (влага в сопле вскипает и стреляет паром), а поверхность становится зернистой. Сушка перед печатью обязательна - обычно 6-8 часов, температура зависит от бренда (у разных производителей от 50 до 70°C, точное значение в паспорте катушки). Подробнее - в статье про сушку филаментов.

Третье - TPU прощает кривой первый слой хуже, чем PLA. Если PLA можно дожать соплом поближе к столу и он простит, то TPU при первом неправильном слое начинает тянуться за соплом, как жвачка. Ровно откалиброванный стол и хорошая адгезия (англ. adhesion - прилипание к столу) для него критичны. См. статью про адгезию первого слоя.

Твёрдости 85A, 90A, 95A - для чего каждая

Твёрдость TPU измеряют по шкале Shore A. Чем выше число, тем жёстче пластик и тем проще его подавать.

Твёрдость Ощущение Для каких деталей Особенности печати
TPU 85A Как ластик или силикон Чехлы, прокладки, мягкие накладки, антивибро-ножки, манжеты Самый мягкий и самый капризный, сминается сильнее всех, прямая подача обязательна
TPU 90A Как подошва кроссовка Стельки, бамперы, держатели, рукоятки Золотая середина, печатается заметно проще 85A, тоже требует прямой подачи
TPU 95A Как упругий пластик Шарниры, низконагруженные шестерни, амортизаторы, защитные кейсы Почти не проминается пальцем, самый простой в печати, иногда терпит боуден на низкой скорости

По практике производителей: очень мягкие сорта (например TPU90 у Polymaker) практически требуют прямой подачи с хорошим передаточным числом, а 95A может печататься и на боудене, но очень медленно. Высокотекучие варианты (в маркировке HF, англ. high flow) специально сделаны так, чтобы идти на любом принтере и на более высоких скоростях.

Есть ещё сорта 98A и 60D - это уже твёрдая сторона спектра, ближе к нейлону. В эту статью их не берём.

Настройки слайсера

Точные числа всегда берите из паспорта конкретной катушки (англ. TDS - technical data sheet, лист технических данных производителя). Не переносите настройки одного бренда на другой - составы отличаются. Ниже - ориентиры, от которых стартовать.

Сопло. Стандартное латунное 0,4 мм подходит. Обычный TPU не абразивный, в отличие от наполненных углеволокном или стеклом сортов, поэтому закалённое стальное сопло для него не обязательно. Мелкие сопла 0,2-0,3 мм мягкой нитью забиваются легче, их лучше не ставить.

Стол. Покрытие PEI (англ. polyetherimide - золотистая пластина, которая идёт с большинством современных принтеров) держит TPU очень крепко, вплоть до того что при снятии можно оторвать кусок покрытия вместе с деталью. Решение - тонкий слой обычного клея-карандаша как разделительного слоя.

Оборудование

Короткий, хорошо ограниченный путь между шестернями и соплом снижает риск, что мягкая нить согнётся внутри экструдера. Поэтому под TPU выбирают принтеры с прямой подачей. Мягкие 85A и 90A практически требуют её, жёсткие 95A и высокотекучие сорта иногда терпят боуден на низкой скорости.

Если у Вас боуден-система с длинным путём нити - лучше не браться за TPU-заказы, чем терять пластик и время на переделке. Прямая подача есть у многих современных станков (в том числе у H- и X-серии Bambu Lab, у сборок Voron и ряда бытовых принтеров) - смотрите по своей модели, где стоит экструдер: если шестерни у самого сопла, TPU пойдёт.

Порядок настройки под новую катушку

  1. Высушите катушку по паспорту материала.
  2. Начните с официального профиля производителя катушки.
  3. Ограничьте объёмный поток и напечатайте контрольную модель.
  4. Поставьте минимальный стабильный ретракт.
  5. Проверьте, что катушка вращается легко и нить нигде не пережимается.
  6. Меняйте по одному параметру за раз, а не всё сразу.

Применение

TPU идёт на чехлы и обвесы для нестандартных гаджетов, прокладки и уплотнители, антивибро-ножки и подставки, шарниры и живые петли, бамперы, стельки и ортопедические вставки, манжеты и адаптеры. Мягкие сорта берут для чехлов и уплотнителей, 95A - для шарниров и упругих кейсов.

Важно про безопасность применения: напечатанная прокладка не становится автоматически герметичной, пищевой, медицинской или стойкой к маслу. Для такой задачи нужны данные производителя пластика и испытание готового изделия.

Когда НЕ браться за TPU

Автоматическая подача

Совместимость с системами автоподачи (англ. AMS - automatic material system) зависит от твёрдости и конкретного устройства. Мягкий TPU часто слишком податлив, чтобы штатная система тянула его без замятий: и Polymaker, и Bambu Lab советуют не грузить мягкие сорта в обычные системы автоподачи. У части принтеров TPU допускается только через специальный отдельный выход или в закрытом герметичном варианте. Всегда сверяйтесь с таблицей совместимости своего принтера до загрузки.

Хранение и учёт TPU на складе

TPU держите в герметичной коробке с силикагелем (англ. silica gel - пакетики поглотителя влаги, которые кладут в обувные коробки). Открытая катушка за пару-тройку недель в обычной квартире набирает воды достаточно, чтобы при печати пошёл трещащий звук, а поверхность стала зернистой. Ещё удобнее сушильная камера с подогревом и вентиляцией - в ней можно и сушить, и хранить.

В Учет3Д TPU разных твёрдостей заводите отдельными карточками материала (TPU 85A, TPU 90A, TPU 95A - три позиции). Иначе при списании по методу FIFO программа смешает остатки, и Вы не увидите, что кончился именно 85A, а не TPU вообще.

Чеклист - печатаете TPU впервые

Связанные статьи