Drucken mit TPU

TPU-Filament, ein thermoplastisches Polyurethan, zeichnet sich durch Flexibilität und Elastizität aus und findet Anwendung in der 3D-Druckbranche. Seine Dehnbarkeit, Langlebigkeit und Stoßdämpfungskapazität machen es ideal für die Herstellung von Gegenständen, die sowohl biegsam als auch robust sein müssen. Dazu gehören Produkte wie Smartphone-Hüllen, Schuhsohlen, medizinische Ausrüstungen und verschiedene Arten von Dichtungen.

Vorteile von TPU Filament

• Weich, flexibel und Schwingungsdämpfend
• Gute Reiß- und Abriebfestigkeit
• Lange Haltbarkeit und sehr widerstandsfähig
• Sehr gute Beständigkeit gegen Fette und Öle
• Gute Druckbetthaftung aufgrund seiner gummiartigkeit
• Wenig Warping“dank seiner angeborenen Flexibilität

Nachteile von TPU Filament

• Neigt zu Stringing (Fäden ziehen)
• Geringe Druckgeschwindigkeit
• Bowden-Extrudern können Probleme mit dem Filamanttransport zu weicher Filamente haben
• Brücken sind schwierig zu drucken
• Teurer als Standardfilamente wie PLA oder PETG
• Filament sehr hygroskopisch, nimmt leicht Feuchtigkeit auf (jedoch weniger als Nylon)
• Kaum Nachbearbeitungsmöglichkeiten
• Geringe Farbauswahl

Warum TPU langsam drucken?

Das gummiartige TPU Filament reagiert empfindlich auf schnelle Bewegungen, die zu einer verstopften Nozzle sowie unsauberen Drucken führen kann.

Wenn qualitativ hochwertige TPU Bauteile gedruckt werden sollen, sind geringe Druckgeschwindigkeiten zwischen 20mm/s und 50mm/s zu wählen – je nachdem, was Hersteller in ihren Datenblättern angeben. Die erste Schicht ist im Namen einer optimalen Betthaftung hierbei langsam zu drucken.

Je höher die Druckgeschwindigkeit, desto größere Drucktemperaturen werden benötigt, um ausreichend Material zum Schmelzen zu bringen. Wenn TPU mit zu hoher Geschwindigkeit durch das Bowdenrohr (Schlauch) gedrückt oder gezogen wird, bleibt das „schlaffe“ Filament möglicherweise hängen und verursacht eine Verstopfung. Die angeratene Druckgeschwindigkeit bei Druckern mit Bowden-Extruder liegt für TPU liegt bei 25 mm/s.

Aber auch bei einem Drucker mit Direct-Extruder kann es bei zu hohen Geschwindigkeiten zu Problemen kommen. Oft verstopft die Druckdüse bei suboptimalen Retracions-Einstellungen.

Es empfiehlt sich, nur mit ca. 50% der für das jeweilige TPU-Filament empfohlene Durchschnittsgeschwindigkeit zu drucken, um qualitativ hochwertige Ausdrucke zu gewährleisten.

Welche Kühlung beim Druck mit TPU-Filament?

Hersteller von TPU-Filament geben bisweilen in puncto Kühlung einen Wert von 0-30% an. Der Lüfter sollte während des Drucks mit TPU-Filament möglich nicht benutzt werden oder – um Stringing zu minimieren – nur auf kleiner Stufe laufen. Auch bei Überhängen und Brücken ist eine geringfügige Kühlung der Qualität dienlich.

TPU und die Druckbetttemperatur

Generell ist beim Druck mit TPU-Filament kein beheiztes Druckbett erforderlich. Bei einigen Druckplatten hilft es jedoch die Druckbetthaftung zu verbessern.

Retraktion bei TPU-Filamenten

Der Filament-Rückzug (Retraktion oder Retraction) ist der Mechanismus in einem 3D-Drucker, der das Filament nach hinten in den Extruder zurückzieht, um zu verhindern, dass geschmolzene Filament unkontrolliert „herausläuft“, austritt. Diese Funktion ist bei starren Filamenten wie PLA und ABS sehr nützlich, bei TPU-Filamenten kann das Zurückziehen zu Verstopfungen führen. Aus diesem Grund wird empfohlen, den Rückzug zu deaktivieren, um eine Dehnung und Stauchung des flexiblen Filaments in der Düse und im Bowdenschlauch zu verhindern.

TPU-Filament ist besonders anfällig für Probleme, die durch schnelle Retraktionsbewegungen verursacht werden, was oft zu Verstopfungen der Düse führt. Es wird daher empfohlen, die Retraktionsfunktion auszuschalten, um das Dehnen und Zusammendrücken des flexiblen Filaments in der Düse zu minimieren.

Falls nach dem ersten Druckversuch Fadenbildung auftritt, könnte eine Verringerung der Retraktionsgeschwindigkeit auf 10-20 mm/s und die Anpassung des Retraktionsweges auf 0,5 mm bis 1,5 mm helfen, Druckprobleme zu korrigieren.

Eine weitere Möglichkeit, um das Problem des Nachfließens von geschmolzenem Material zu bekämpfen, ist die Nutzung der Coasting-Funktion, die den Druck in der Düse senkt und so unerwünschtes Austreten von Material verhindert.

Schichthöhe (Layer) beim Drucken mit TPU

Die Schichthöhe spielt beim Drucken mit TPU-Filament eine wichtige Rolle. Sie beeinflusst sowohl die Druckqualität als auch die Druckgeschwindigkeit.
Eine größere Schichthöhe erfordert eine höhere Drucktemperatur, da mehr Material aufgeschmolzen und extrudiert werden muss. Die empfohlene Layerhöhe liegt bei 0,1 mm bis 0,2 mm. Höhere Schichthöhen multiplizieren das Risiko von Verstopfungen durch Überdruck in der Düse.

Der Flussfaktor beim Druck mit TPU-Filamenten

Der Extrusionsmultiplikator ist ein wichtiges Werkzeug, um den Filamentfluss beim 3D-Druck mit TPU zu optimieren. TPU-Filamente sind flexibel, aber gleichzeitig etwas zähflüssiger als andere Filamente. Dies kann zu Problemen führen, da nicht genug Material extrudiert wird, um die Schichten und Ränder korrekt zu verbinden.

Eine Lösung ist die geringfügige Erhöhung des Extrusionsmultiplikators im (Cura) Slicer um 5 – 10 Prozent (1,05 bis 1,10). Dies führt zu einem erhöhten Fluss des Filaments und sorgt für eine bessere Verbindung der Schichten. Es sollte mit kleinen Werten begonnen werden, bis das perfekte Ergebnis erzielt wurde.

Flexibilität des TPU beeinflussen – Veränderung der Schichten/ Layer

Für gewöhnlich wird zur Veränderung der inneren Struktur die Fülldichte bemüht. Doch das hat Grenzen – eine zu geringe Fülldichte macht den Druck zunichte.

Eine oft bessere Option ist die Veränderung der oberen und unteren Schichten. Vertikale Wände vermindern die Flexibilität in der vertikalen Achse. Decken- und Bodenwände hingegen verringern die Flexibilität in der horizontalen Achse. Wenn wir die Ober- und Unterseite eines Zylinders entfernen und die Schichtdicke auf 0,0 mm setzen, erhalten wir einen Zylinder (mit sichtbarem Füllmuster), der sich in der horizontalen Achse viel stärker verformen lässt.

Ober- und Unterseite im Slicer entfernen? Die Werte für obere und untere Schichten (Top/Bottom Layer) müssen auf auf 0.0 mm gesetzt. Damit diese Einstellungen vorgenommen werden können, müssen sie im Menü „Einstellungen“ aktiviert werden.

Sollte eine große Flexibilität in allen Ebenen gewünscht sein, werden alle Wände (die vertikalen Wände sowie die oberen und unteren) deaktiviert werden. Ein so mit TPU gedrucktes Objekt weist einen schwammartigen Aufbau auf.

Füllmuster ändern

Der Slicer fügt standardmäßig ein zweidimensionales Gittermuster zur Erhöhung der Stabilität ein. Es gibt jedoch mehrere Füllmuster als Auswahl. Unterschieden wird zwischen zweidimensionalen und dreidimensionalen Füllmuster. Welches Füllmuster sie wählen sollten, hängt davon ab, auf welcher Achse (Ausrichtung) die größte Flexibilität wirken soll. Das Gyroid-Füllmuster bietet eine ausgeglichene Flexibilität auf allen Achsen.

Druckbetthaftung bei TPU-Filament – Klebehilfen nicht nötig

Die Druckbetthaftung von TPU Filament ist hervorragend, oft zu hervorragend. Gedruckte Teile müssen nach dem Erkalten von einer magnetischen PEI Druckplatte vorsichtig mit einer scharfen Klinge vom Druckbett gehoben werden.

TPU-Filament trocken lagern: Warum ist das Trocknen von TPU wichtig?

TPU-Filament zieht aufgrund seiner hygroskopischen Eigenschaften Feuchtigkeit aus der Umgebungsluft an. Schon unmittelbar nach dem Entfernen der Verpackung setzt dieser Vorgang ein, was beim 3D-Druck zu Schwierigkeiten führen kann. Deswegen ist es entscheidend, das TPU-Material vor dem Einsatz im Drucker sorgfältig zu trocknen.

So einfach trocknest du TPU:

• Stelle deinen Trockner oder Backofen auf 40-45°C ein.
• Lege das Filament in den Trockner, auf ein Backblech oder in den Filamentrockner.
• Lasse TPU für mindestens 5 Stunden trocknen.

Darum ist das Trocknen wichtig:

• Verbesserte Druckqualität: Durch das Entfernen von Feuchtigkeit wird die Druckqualität deutlich gesteigert.
• Das Drucken mit feuchtem TPU kann zu Verstopfungen der Düse und anderen Problemen führen.
• Durch die Trocknung wird das Filament vor dem Verfall geschützt und hält länger.

Mit diesen Tipps sorgst du dafür, dass dein TPU-Filament immer trocken, einsatzbereit ist und möglichst gute Druckergebnisse liefert.

Bei welcher relativen Luftfeuchte TPU Filament lagern?

Je trockener, desto besser. Die Frage ist eher: „Wie trocken bekomme ich mein Filament womit gelagert?“.

Wie bekomme ich TPU-Filament trocken?

Um Feuchte aus TPU-Filament zu ziehen, verwende ich die Filamenttrockner von SUNLU, sie ersparen umständliche Prozeduren.

Das getrocknete Filament kommt in eine Aufbewahrungsbox von IKEA. Im Inneren finden zwei normale Filamentrollen platz.

Die Behälter „IKEA 365+“ (Vorratsbehälter mit Deckel, rechteckig 10.6 l) haben sechs (statt nur vier) Verschlüsse für einen festen und luftdichten Sitze des Deckels auf der Box.
In die Box kommt ein kleines Thermometer mit Hygrometer und eine Handvoll Silicagel Trockenbeutel. In weniger als 4 Stunden wird die relative Luftfeuchte von 43 auf 14 Prozent verringert, gesenkt, minimiert.
Die Preise der IKEA 365+ Box inkl. Deckel und zuzügl. Versandkosten liegen bei 10 Euro.

Warum TPU Filament nicht mit kleiner (0.2mm) Düse drucken?

Welche TPU-Filamente eignen sich nicht für einen Bowden-Extruder?

Was ist beim Druck mit TPU-Filament zu beachten?

TPU Filament und die UV-Strahlung

TPU weißt eine gute UV-Beständigkeit auf. es kann aber passieren, dass die Farben mit der Zeit verblassen. Auf mechanischen Eigenschaften haben die UV-Strahlen aber nur bedingt Einfluss.

Nachbearbeitung von gedruckten Bauteilen aus TPU

Mit TPU-Filament gedruckte Bauteile lassen sich aufgrund der gummiartigen Flexibilität nur bedingt nachbearbeiten. Es ist schwer, Gegenstände aus TPU zu schleifen oder zu polieren. Auch spanende Verfahren (fräsen, drehen) stellen ein Problem dar. Bohren ist – abhängig von der Shore-Härte – möglich.
Das Bemalen und Kleben von Druckerzeugnissen aus TPU-Filament stellt jedoch kein größeres Problem dar.

Entstehen beim Druck mit TPU giftige Dämpfe, Gase?

TPU Filament selbst ist nicht giftig, aber es gibt einige Punkte zu beachten:

• Weichmacher: TPU enthält Weichmacher, die in geringen Mengen verwendet werden und nicht gesundheitsgefährdend sind. Dennoch sollten Sie Vorsicht walten lassen:
• Gut belüfteter Druckraum: Sorgen Sie für ausreichend Frischluft, um die Dämpfe der Weichmacher abzuführen.
• Hautkontakt vermeiden: Tragen Sie Handschuhe, wenn Sie mit TPU Filament arbeiten.
• Kinder und Haustiere fernhalten: Lassen Sie Kinder und Haustiere nicht in den Druckraum, während der Drucker läuft.

Ist TPU-Filament lebensmittelecht?

TPU Filament ist in der Regel nicht für den Kontakt mit Lebensmitteln zugelassen. Für Anwendungen, die Lebensmittelechtheit erfordern, sind andere Filamenttypen wie PETG und PLA zu bevorzugen, da sie diese Anforderungen erfüllen können.

TPU enthält Weichmacher und andere Additive, die in geringen Mengen aus dem Filament austreten können, was zu einer Verunreinigung der Lebensmittel führt. Es besteht in der Folge ein Gesundheitsrisiko, wenn diese Stoffe in den menschlichen Körper gelangen.

Lebensmittelechte Alternativen sind Druckerzeugnisse aus PETG und PLA. PETG Filament ist geeignet für Lebensmittelkontakt, z.B. für Drucke von Bechern oder Besteck.
PLA Filament ist auch lebensmittelecht, jedoch aufgrund seiner temperaturabhängig eher nur für kalte Speisen und Getränke geeignet.

Letzte Änderung am 11. Mai 2024