Filament, Elastik TPE-85A, 1.75mm, 1kg, blau, eSun

Allgemein – Flexible Filamente - TPU und TPE

Normalerweise beziehen sich unsere Beschreibungen auf ein spezifisches Material bzw. Filament. Bei unseren flexiblen Filamenten möchten wir die Beschreibung einleitend zusammenfassen um Sie besser verständlich zu machen und sie so bei der richtigen Auswahl zu unterstützen.

Genau genommen ist TPU eine Form von TPE und beide Materialien gehören zur selben Familie von Polyurethan. Beide Filamente sind flexible und gummiartig. In der 3D-Druckindustrie werden die Begriffe TPU und TPE separiert, was eigentlich keinen richtigen Sinn macht, denn letztendlich suchen sie ein flexibles Druckmaterial das ihren Anspruch in Bezug auf Flexibilität und Elastizität erfüllt und welches sie mit vorhandenen Mitteln verarbeiten (drucken) können.

Ausschlaggebend für die richtige Wahl des flexiblen Filaments sollte daher nicht der Vertriebsname des Herstellers sondern der Härtegrad (Shore), die Zahlen-/Zifferkombination hinter der Bezeichnung sein.

Der Grund warum wir überhaupt Polyurethan-Filamente zum 3D-Drucken benötigen ist einfach zu erklären. Gummi in seiner verarbeiteten  (duroplastischer) Form kann aufgrund der Vernetzung, die beim ursprünglichen Abbindeprozess auftritt, nicht wieder geschmolzen werden. Zumindest nicht so, wie wir es für den FDM-Druck benötigen. Um ein Bauteil mit ähnlichen Eigenschaften wie Gummi (hohe Elastizität, hohe Druckfestigkeit, strapazierfähig, dauerhafte Flexibilität) zu drucken, müssen wir uns Werkstoffe bedienen die „druckbar“ sind und das sind die Polyurethan-Filamenten TPU/TPE.

Zunächst einmal möchten wir die beiden Filamente grob unterscheiden. TPE ist die weichere Variante, die bereits seid vielen Jahren erhältlich ist. TPU ist erst später als Filament hinzugekommen und ist eine festere Variante.

Der Härtegrad (Shore) in Begriffen gebracht

85A – TPE (eSun - eLastic)= sehr flexibel

87A – TPU (eSun - eFlex)= normal flexibel

95A – TPU (eSun - eTPU)= wenig flexibel

In der kleinen Liste lässt sich sehr einfach erkennen: Je geringer der Härtegrad A ist desto weicher/flexibler ist das Material. Ohne es nun komplizieren zu wollen müssen wir noch auf die Materialfüllung (Infill) eingehen. Denn diese hat ebenfalls einen Einfluss auf die Elastizität des gedruckten Bauteils. Hier gilt: Je höher die Materialfüllung (Infill) desto härter/unflexibler wird das Bauteil.

Generelle Gemeinsamkeiten der beiden Filamente TPU und TPE

Sie enthalten keine schädlichen Stoffe und haben eine sehr gute Schichthaftung. Die Schrumpfung ist bei beiden Filamenten schwer zu messen, aber liegt bei TPE bei 1,2 bis 3,0% und bei TPU bei 0,8 bis 1,8%. Wird ein Bauteil mit höherer Genauigkeit erfordert, sollte daher eher auf das härtere Material TPU zurückgegriffen werden. Bei beiden Materialien sollte man bereit sein sich ein wenig mit den Druckparametern auseinanderzusetzten. Wir können hier nur die Grundparameter angeben, doch letzt endlich stehen diese auch im Zusammenhang mit dem verwendeten Drucker.

Typische Anwendungsgebiete TPE/TPE

Beide Filamente werden verwendet um Objekte zu drucken, die sich verformen sollen um sich an ihre Umgebung anzupassen. Spezifische Beispiele führen wir für jedes Filament einzeln auf .

Einzelheiten TPE-85A

Wie bereits erwähnt ist TPE (Thermo Plastic Elastomer) das seit längerem erhältliche und weichere Material. Im Wesentlichen ein Kunststoff mit gummiartigen Eigenschaften. Es ist sehr elastisch und kann ohne bleibende Verformung bis auf das Doppelte der ursprünglichen Länge gedehnt werden.

Mit eine Härtegrad (Shore) von 85A ist TPE ist sehr weich. Vielfach in der Anwendung gewünscht, jedoch auch schwieriger im Druckvorgang. Besonders bei Bowden-Extruder kann es schnell zu Verstopfungen führen. Bei einem Härtegrad von 83-87A empfehlen wir daher unbedingt den Einsatz eines Druckers mit Direktantrieb-Extruder (Directdrive).

Typische Anwendungsgebiete TPE-85A

Als das weichere Material in der Familie der flexiblen Filamente findet es oft Anwendung in der Herstellung von Stempeln, Gurte, Dicht- und Spannringe, Antriebsriemen, Clip-Fit-Mechanismen aber auch Schwingungsdämpfer, Reifen und Räder im Modellbau.

Pro & Kontra TPE-85A

Vorteile: Obwohl die mechanischen Eigenschaften von TPE nicht ganz die Werte von TPU erreichen, halten wir diese dennoch für sehr lobenswert. Hier möchten wir insbesondere die hohe Temperaturbeständigkeit, hohe Abriebfestigkeit und die gute Schlagzähigkeit erwähnen. Weitere Vorteile sind die gute Beständigkeit gegen Chemikalien, Öle und Lösungen, die witterungs- und UV-Beständig, die ausgezeichnete Schwingungsdämpfung und die gute Schichthaftung. TPE wird aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt, es ist ungiftig und geruchsarm.

Nachteile: Anspruchsvolle zu drucken, TPE-85A sollte nur mit Druckern verarbeitet werden die mit einem Direktantrieb-Extruder ausgerüstet sind, TPE hat eine recht hohe Schrumpfung (1,2 bis 3,0%),  schlechte Druckbetthaftung, nimmt schnell Feuchtigkeit aus der Umgebung auf und ist daher anspruchsvoll zu lagern

Technische Parameter TPE-85A

Dichte:1,14 g/cm³

Zugfestigkeit: 32 Mpa

Dehnfähigkeit: 420%

Spulen Details

Außendurchmesser: 200mm

Spulenbreite: 68,5mm

Spulennabe Innendurchmesser: 53mm

Gewicht leere Spule: 229g

Typische Druckparameter TPE-85A

Kompatibilität: für alle handelsüblichen 3D-FDM/FFF-Drucker führender Marken mit Direktantrieb-Extruder

Druckdüsentemperatur: 210-230°C

Druckbett-Temperatur: 0-45°C

Druckgeschwindigkeit: 15-25mm/s

Aktives Kühlgebläse: 10-40%

Optimale Schichthöhe: 0,1 – 0,2mm

Rückzuggeschwindigkeit (retraction speed): 30-50mm/s

Rückzugstrecke (retraction distance): 0,5-1,5mm

Druckbettvorbereitung: Haftklebeband oder Haftmittel (Spray/Stift)

Filament Zustand: Getrocknet