Nie dagewesene Flexibilität mit TPU 90A: Formlabs lanciert den Print Settings Editor

Das Formlabs TPU 90A SLS-Pulver wird für vielfältige Anwendungen eingesetzt: Von Dämpfungsteilen bis hin zu Greifern für Robotik-Anwendungen und vielem mehr. Mit den Formlabs Fuse SLS-3D-Druckern lassen sich also hochwertige und langlebige Elastomerteile mit geometrischer Freiheit und ohne mehrstufige Werkzeugprozesse herstellen.

Jetzt erweitert der Print Settings Editor (PSE) von Formlabs die Möglichkeiten von SLS-3D-gedrucktem TPU zusätzlich. Mit dem Print Settings Editor – Teil der Formlabs-Software PreForm – können Sie die Härte von TPU 90A ändern, um mit weicheren, nachgiebigeren Teilen zu experimentieren. Ohne Materialwechsel oder zusätzliche Reinigung und Wartung können Sie jetzt den PSE nutzen, um Ihre Designs zu optimieren und Ihrem bevorzugten Elastomer-Endmaterial näher zu kommen.

Formlabs hat verschiedene Kombinationen von Einstellungen getestet, um TPU-Teile mit variabler Härte zu erstellen. Die Ergebnisse sind unten aufgeführt. Der Print Settings Editor ist Teil unserer Bemühungen, Entwickler und Innovatoren zu ermutigen, Neues auszuprobieren. Ausgehend von den vorgeschlagenen Kombinationen kann es dennoch einige Tests und Anpassungen erfordern, bis Sie ein Teil mit der richtigen Härte und Oberflächenbeschaffenheit für Ihre Anwendung erhalten.

Verwendung des Print Settings Editors

Um neue Druckmöglichkeiten mit SLS-TPU-Pulver mit variabler Härte zu erschliessen, müssen zwei wichtige Einstellungen im Blick behalten werden:

• Laserleistung für die Füllung: Der PSE kann die Leistung des Lasers steuern. Reduziert man die Laser-Leistung, sintern die TPU-Partikel nicht so fest zusammen, was zu einem weicheren Teil führt. Wenn die Laser-Leistung für die Füllung jedoch zu niedrig eingestellt ist, wird das Teil möglicherweise überhaupt nicht gesintert und das Bauteil bleibt spröde und brüchig.

• Schraffurabstand in der Füllung: Der PSE kann den Abstand des Scan-Vorgangs des Lasers steuern. Ein grösserer Abstand beim Scannen mit dem Laser führt zu einer Untervernetzung des Materials, was zu einem weicheren Teil führt. Ist der Füllungsabstand zu gross, kann dies zu sichtbaren Defekten auf der Oberfläche und zu einer gewissen Delaminierung bestimmter positiver Merkmale führen.

Um ein weicheres TPU zu erzielen, können Sie entweder die Laserleistung für die Füllung, den Schraffurabstand in der Füllung oder beides ändern. Die folgenden Ergebnisse können durch eine Kombination von Änderungen an diesen beiden Einstellungen erzielt werden.

Wie die Grafik zeigt, wurde während der Tests eine Shore-Härte von 38A erreicht. Im Allgemeinen hat die Änderung des Schraffurabstands in der Füllung einen viel grösseren Einfluss auf die Härte des Teils, während die Laserleistung für die Füllung diesen Effekt noch verstärkt. Um beispielsweise ein Teil mit einer Härte von 60A zu sintern, wäre ein Schraffurabstand von 0,35 mm und eine Laserleistung von 21’000 mW ein guter Ausgangspunkt.

Bei sehr niedriger Laserleistung oder grossem Schraffurabstand können sichtbare Oberflächeneffekte auftreten. Bestimmte Merkmale werden möglicherweise nicht abgebildet und es kann zu einer «unscharfen» oder «bröckeligen» Oberflächenstruktur kommen. Durch das Ändern der Dicke eines Teils kann der Effekt auf die Abbildung der Details gemildert werden. Dicke Teile werden in der Regel besser gedruckt, selbst bei grösseren Einstellungen für den Schraffurabstand in der Füllung. Formlabs empfiehlt, dünne Teile nicht mit einem Abstand von mehr als 0,45 mm zu drucken.

Tests und Analysen zu den variablen Durometer-Einstellungen mit PSE wurden auf dem Druckermodell Fuse 1+ 30W von Formlabs durchgeführt. Obwohl PSE auch für das Vorgängermodell Fuse 1 verfügbar ist, stimmen die Ergebnisse möglicherweise nicht genau mit den oben genannten überein.

Auswirkung auf die mechanischen Eigenschaften

Wenn Teile weicher werden, nimmt ihre Schüttdichte ab – das Teil wird auf mikroskopischer Ebene schaumartiger. Dies wirkt sich sowohl auf die mechanischen Eigenschaften als auch auf die Wasserdichtigkeit aus. Wenn Sie das Teil in einer Anwendung einsetzen möchten, die eine bestimmte mechanische Widerstandsfähigkeit oder Verschleissfestigkeit erfordert, sollten Sie das Teil unbedingt umfassend testen.

Die Bruchdehnung (EAB), die Zugfestigkeit (UTS) und die Steifigkeit werden durch Änderungen der Laserleistung für die Füllung und des Schraffurabstands in der Füllung besonders beeinflusst.

Bei langen Streifen wie diesen Zugstangen besonders deutlich zu erkennen: Die hintere Stange (40A), die mittlere Stange (60A) und die vordere Stange (80A) weisen unterschiedliche Steifigkeitsgrade auf.

Um diesen Effekt genauer zu quantifizieren, sehen Sie sich die folgenden Grafiken an. Durch die Verringerung der Härte von 90A auf 80A werden auch die UTS und die maximale Dehnung der Teile um über 50 Prozent reduziert. Dadurch steigt die Wahrscheinlichkeit, dass Teile während des Entpulverungsprozesses reissen und feine Strukturen beschädigt werden.

Die Verringerung der Härte von 90A auf 80A hat auch einen erheblichen Einfluss auf die Reissfestigkeit der Teile, wobei jene mit höherer Härte näher an der nominalen Reissfestigkeit von 66 kN/m liegen und jene mit niedrigerer Härte einen rapiden Festigkeitsabfall aufweisen.

PSE ermöglicht völlig neue Materialeigenschaften

TPU 90A-Pulver hat es führenden Schuhdesignern, Sportartikelherstellern sowie Luft- und Raumfahrttechnikern unter anderem ermöglicht, eine grössere Auswahl an Materialien genauer und früher in ihrem Designprozess zu prototypisieren. Mit der nun möglichen variablen Shore-Härte – ohne Ihren Drucker zu wechseln oder zusätzliche Reinigungs- oder Wartungsarbeiten durchzuführen – sind völlig neue Materialeigenschaften möglich. Mit dem richtigen Testprotokoll für Ihre individuellen Einstellungen lassen sich weichere, elastischere Teile mit einer guten Oberflächenbeschaffenheit erzielen.

Wenn Sie mehr über TPU 90A-Pulver erfahren oder ein SLS-3D-gedrucktes TPU-Muster mit einer anderen Härte anfordern möchten, wenden Sie sich an unser Team. Weitere Informationen zu PSE finden Sie auf der Support-Seite von Formlabs.

Rohdaten aus Tests

Die folgende Tabelle enthält Rohdaten aus Tests von Formlabs zur Auswirkung der Laserleistung und des Schraffurabstands auf die Shore-Härte. Beziehen Sie sich bei der Entwicklung Ihrer eigenen Druckeinstellungen auf diese Daten.

Laserleistung für die Füllung(Fill Laser Power)	Abstand der Füllschraffur(Fill Hatch Spacing)	Hardness
15000	0.35	37.7
18000	0.12	90.1
18625	0.26	66.3
19400	0.43	40.4
20000	0.12	88.5
21100	0.33	62.7
22160	0.48	43.6
23150	0.22	78.6
24000	0.38	62.3
25000	0.12	89.8
25250	0.52	45.3
25800	0.28	74.9
27000	0.12	90.6
28500	0.12	89.8
28500	0.12	91.4
28500	0.13	90.7
28500	0.1325	89.5