Filament, eFlex TPU-87A, 1.75mm, 1kg, klar, 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 TPU-87A

TPU (Thermo Plastisches Polyurethan) ist in der Industrie nicht besonders neu, wird aber erst seid geraumer Zeit für 3D-Drucke eingesetzt. Die Beliebtheit nimmt stätig zu. TPU ist etwas steifer, was auch der Härtegrad von 87A angibt. Dieser kleine Unterschied trägt dazu bei, dass sich TPU etwas einfacher drucken lässt und mit Bowden-Extruder gedruckt werden kann. Desweiteren hat TPU-Material eine höhere Abriebfestigkeit, eine bessere chemische Beständigkeit und behält auch bei niedrigeren Temperaturen seine elastischen Eigenschaften bei.

Typische Anwendungsgebiete TPU-87A

Einige der typischen Anwendungsgebiete der beiden flexiblen Filamente überschneiden sich. Das trifft zum Beispiel für  Antriebsriemen, Schwingungsdämpfer, Reifen und Räder im Modellbau zu. Oft wird das härtere TPU für Anwendungen wie Tüllen, Buchsen, Unterlegscheiben, Türstopper, Staubkappen und sogar für Schuhe und Einlagen genutzt.

Pro & Kontra TPU-87A

Vorteile: hohe Temperaturbeständigkeit, hohe Abriebfestigkeit, sehr gute Schlagzähigkeit erwähnen, Beständig gegen viele Chemikalien, Öle und Lösungen, witterungs- und UV-Beständig, ausgezeichnete Schwingungsdämpfung und gute Schichthaftung. TPU wird aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt, ist ungiftig und geruchsarm

Nachteile: Einfacher zu drucken als TPE aber immer noch anspruchsvoll, Schrumpfrate von 0,8-1,8%, schlechte Druckbetthaftung, nimmt schnell Feuchtigkeit aus der Umgebung auf und ist daher anspruchsvoll zu lagern

Technische Parameter TPU-87A

Dichte:1,12 g/cm³

Zugfestigkeit: 52 Mpa

Dehnfähigkeit: 500% 

Spulen Details

Außendurchmesser: 200mm

Spulenbreite: 68,5mm

Spulennabe Innendurchmesser: 53mm

Gewicht leere Spule: 229g

Typische Druckparameter TPU-87A

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

Druckdüsentemperatur: 210-230°C

Druckbett-Temperatur: 0-45°C

Druckgeschwindigkeit: 25-35mm/s

Aktives Kühlgebläse: 10-40%

Optimale Schichthöhe: 0,1 – 0,2mm

Rückzuggeschwindigkeit (retraction speed): 20-30mm/s

Rückzugstrecke (retraction distance): 1,0-2,0mm

Druckbettvorbereitung: Haftklebeband oder Haftmittel (Spray/Stift)

Filament Zustand: Getrocknet