Для успешной 3D-печати с использованием TPU-филамента важны правильные параметры печати и определенные требования к оборудованию.
В этой статье вы найдете лучшие параметры для TPU, советы по их калибровке, а также узнаете, как оснастить и оптимизировать ваш 3D-принтер для печати TPU.
Ниже приведены наиболее важные параметры TPU (совместимые с Cura, PrusaSlicer, Creality Slicer и многими другими слайсерами):
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Температура сопла | 220–250 °С |
| Температура стола | 40–60 °С |
| Скорость печати | 20-30 мм/с |
| Величина отката | 0,5-2 мм |
| Скорость отката | 20-40 мм/с |
| Экструдер | Экструдер с прямым приводом |
| Высота слоя | 25–50 % диаметра сопла (т.е. 0,1–0,2 мм для сопла 0,4 мм) |
| Ширина линии | 80–100 % диаметра сопла (т.е. 0,32–0,4 мм для сопла 0,4 мм) |
| Плотность заполнения | 20–30%. Чем выше, тем жестче. |
| Шаблон заполнения | Гироид, концентрический |
| Хранение | Герметичный (вакуумный пакет, пластиковая бокс) |
| Билд-пластина | PEI и изопропиловый спирт для ослабления, синяя лента, без подложки. |
| Необходимо ли корпус? | Нет |
| Скорость вентилятора | 0% (от 10 до 50% для свесов) |
| Сопло | Больше значит лучше с экструдерами Bowden |
Многие проблемы печати с TPU возникают из-за некачественного материала, представленного на рынке. Поэтому, если параметры и советы из этой статьи вам не подходят, попробуйте использовать хороший TPU.
Свойства
TPU — это термопластичный полиуретан, который представляет собой гибкий филамент. Гибкие филаменты подходят для многочисленных проектов печати благодаря своей эластичности.
- Плотность: от 1,10 до 1,25 г/см³.
- Шкала твердости: от 65 единиц по Шору A до 60 единиц по Шору D.
- Устойчивость к истиранию: TPU не только чрезвычайно эластичен, но и устойчив к истиранию. Этот термопластик также очень популярен в промышленном производстве и используется для многих производственных процессов.
- Прочность: Печатные детали из TPU чрезвычайно прочны и изнашиваются очень медленно. Поэтому печатные детали из TPU очень востребованы в таких отраслях, как автомобилестроение.
- Температурная стойкость: TPU может выдерживать максимальную температуру окружающей среды 80 °C. Этот аспект особенно выгоден для 3D-печати.
- Ударопрочность: Еще один плюс TPU в том, что этот материал выдерживает удары и отлично гасит вибрации. Поэтому ваши объекты из TPU не сломаются сразу же, если случайно упадут на пол — они будут отскакивать, как надувной мячик!
- Химическая стойкость: TPU также характеризуется устойчивостью ко многим химическим веществам. TPU также устойчив к воздействию масел.
Требования к 3D-принтеру
Тип экструдера
В 3D-принтерах FDM в основном используются либо экструдеры Боудена, либо экструдеры с прямым приводом. В экструдере Bowden экструдер расположен на раме 3D-принтера и подает филамент по длинной тефлоновой трубке к печатающей головке и соплу.
Экструдер с прямым приводом находится непосредственно в печатающей головке. Таким образом, расстояние между экструдером и соплом минимально.
Поскольку ТПУ гибкий, он может компенсировать часть движений экструдера. Чем больше расстояние между экструдером и соплом, тем сильнее этот эффект.
Когда экструдер проталкивает филамент к соплу, гибкий филамент сначала сжимается, затем распрямляется и поступает к соплу с задержкой. Эта задержка становится тем больше, чем больше расстояние между экструдером и соплом. Этот эффект может привести к начальной недоэкструзии во время экструзии.
Однако этот эффект возникает и в другом направлении, т.е. во время отката. Во время втягивания филамент втягивается обратно в сопло на короткое расстояние, чтобы он не смог неконтролируемо вырваться во время движения без экструзии.
Когда экструдер втягивает гибкий ТПУ обратно в сопло, это движение задерживается, в результате чего филамент втягивается дольше. Из-за этого практически невозможно напечатать ТПУ с помощью боудена без образования паутины или капель.
При использовании экструдера с прямым приводом эти задержки настолько малы, что при правильных настройках параметров печати можно безупречно печатать гибким филаментом.
Положение катушки с филаментом
Из-за гибкости TPU также важно, как расположена катушка по отношению к экструдеру и каково сопротивление при разматывании катушки.
Если экструдеру приходится слишком сильно тянуть филамент, потому что катушка расположена под экструдером или катушка не имеет качественных подшипников, филамент будет растягиваться в экструдере. Это может привести к недостаточной экструзии.
Многие 3D-принтеры оснащены жестким держателем катушки. Попробуйте заменить его на держатель, который позволяет катушке легко вращаться.
Стол
PEI и изопропиловый спирт для снятия отпечатка с билд-пластины, синяя лента, без подложки.
TPU имеет очень хорошую адгезию отпечатка к PEI. Поверхности билд-пластины из PEI могут иметь разный дизайн. Они бывают гладкими или шероховатыми, гибкими или негибкими.
Гибкость пластины не так уж важна для TPU, поскольку гибкость в любом случае компенсируется TPU и вы не сможете снять отпечаток, согнув пластину.
TPU часто слишком хорошо прилипает к PEI, поэтому после печати может быть трудно удалить отпечаток с пластины. Однако если обильно смазать основание объекта изопропиловым спиртом, объект из TPU легко снимется. Даже большие объекты можно легко удалить без остатка.
Еще один вариант увеличить (или, в случае с PEI, немного уменьшить) адгезию TPU к столу — использовать синюю ленту. Эта лента имеет шероховатую поверхность и обеспечивает хорошую адгезию. Недостатком является то, что вам придется заменить ее после нескольких отпечатков.
Диаметр сопла
- Диаметр сопла: 0,8 мм для экструдеров Боудена.
Если вы используете 3D-принтер с экструдером Боудена, сопло большего диаметра может улучшить качество печати гибкими филаментами, такими как TPU.
Неточности, вызванные гибкостью филамента в экструдерах Боудена, могут быть предотвращены благодаря большей пропускной способности сопла большего диаметра.
Для некоторых 3D-принтеров с экструдерами Боудена использование сопла большего диаметра может оказаться как раз той мерой, которая необходима для успешной печати с TPU.
Параметры печати
Температура сопла
- Температура сопла: от 220 до 250 °C
Температура сопла в значительной степени зависит от используемого филамента TPU. Существует множество типов с разной степенью твердости. Поэтому диапазон идеальной температуры сопла составляет от 220 до 250 °C.
Если температура сопла установлена слишком высоко, филамент становится слишком жидким и скорее всего, будет неконтролируемо выходить из сопла. Это может привести к различным ошибкам при печати, например, к образованию паутины.
Если же температура сопла установлена слишком низко, это может привести к недостаточной экструзии, плохой адгезии слоев и/или плохой адгезии стола.
Особенно при работе с ТПУ важно поэкспериментировать с параметрами, чтобы найти оптимальное значение. Такие эксперименты также называются калибровкой.
Калибровка температуры
Чтобы откалибровать температуру сопла для TPU, необходимо задать различные температуры сопла и проследить, при какой температуре результат будет наилучшим.
Вы можете делать это поочередно с одним и тем же объектом или использовать так называемую температурную башню.
С помощью температурной башни можно откалибровать температуру сопла за один отпечаток. Такая башня состоит из нескольких секций. Отдельные секции печатаются при разных температурах.
Секции также разработаны таким образом, чтобы исключить ошибки при печати. Таким образом, после печати можно сразу увидеть, при какой температуре печати было допущено меньше всего ошибок.
Температура стола
- Температура стола: 40-60 °C
При использовании TPU подогрев стола не является абсолютно необходимым. Однако наилучшие результаты достигаются при температуре от 40 до 60 °C.
Причина относительно большого диапазона заключается в том, что ТПУ выпускается с разной степенью твердости и каждый из них может по-разному реагировать на нагрев поверхности стола.
Если вы заметили «слоновью ногу», необходимо снизить температуру стола. Если адгезия стола слишком плохая, можно увеличить температуру стола, пока не появятся первые признаки «слоновьей ноги».
То есть, по сути, вы пытаетесь установить достаточно высокую температуру стола, чтобы адгезия была достаточно хорошей и еще не образовалась «слоновая нога».
В зависимости от того, какая у вас поверхность стола, температурный диапазон, в котором задаются эти два критерия, может быть достаточно большим или вообще отсутствовать. Как описано выше, можно модернизировать свой стол с пластиной из PEI, либо использовать синюю ленту, чтобы увеличить этот температурный диапазон.
Откат
- Величина отката: 0,5 — 2 мм
- Скорость отката: от 20 до 40 мм/с
Откат втягивает филамент обратно в сопло на короткое расстояние. Когда печатающая головка перемещается из одного места в другое без экструзии филамента, это предотвращает неконтролируемую утечку — по крайней мере, в теории.
Однако если параметры отката не соответствуют филаменту и экструдеру, филамент будет выходить неконтролируемо, что приведет к образованию паутины или капель. Откат также может быть установлен слишком высоко, что приведет к недостаточной экструзии в начале каждой новой экструзии. Это приводит, например, к образованию пробелов или трещин в объекте.
Как уже упоминалось выше при объяснении поведения филамента TPU с различными типами экструдеров, при использовании гибких филаментов движение экструдера несколько задерживается. Даже если эта задержка невелика при использовании экструдеров с прямым приводом, найти идеальные параметры отката может быть сложнее, чем при использовании жестких филаментов, таких как PLA.
Если у вас уже есть опыт работы с PLA на вашем 3D-принтере, настройки отката для PLA будут хорошей отправной точкой. В основном откат делится на величину отката и скорость отката.
Для TPU величина отката обычно в 1-2 раза больше, чем для PLA. Скорость сопоставима с PLA, но также сильно зависит от используемого TPU.
Калибровка отката
Откат — это один из параметров, который необходимо откалибровать для TPU. При использовании TPU она оказывает большое влияние на некоторые ошибки печати, такие как паутина.
Чтобы откалибровать откат, вам понадобится подходящий объект для калибровки. Этот объект не должен быть очень сложным, чтобы показать влияние небольших изменений в настройках отката.
Лучше всего подходят небольшие объекты, состоящие всего из нескольких параллельных столбцов, так как они быстро печатаются и экономят филамент. Такие объекты можно найти на порталах вроде Thingiverse или в плагине Calibration Shapes в Cura.
Изменяйте величину отката и скорость отката небольшими шагами и наблюдайте за изменениями. Таким образом, вы сможете приблизиться к идеальному результату небольшими шагами.
Скорость печати
- Скорость печати: от 20 до 30 мм/с
Помимо отката и температуры сопла, скорость печати, вероятно, является одним из наиболее важных параметров для TPU.
Как было описано выше при описании отдельных экструдеров, гибкий филамент частично компенсирует движение экструзии. Как можно догадаться из других примеров из повседневной жизни, чем быстрее это движение, тем сильнее сжимается гибкий TPU.
Поэтому при использовании TPU рекомендуется сильно снижать скорость печати. Даже если у вас есть 3D-принтер, например Ender-5 S1 или FLSUN Super Racer, которые достигают отличного качества с PLA или другими жесткими филаментами даже при скорости 200 мм/с, вам все равно нужно сильно снизить скорость печати для TPU.
Скорость печати для TPU зависит не от производительности 3D-принтера, а от гибкости филамента.
Калибровка скорости
Скорость печати можно откалибровать так же, как и втягивание. Обычно скорость печати калибруют, устанавливая ее достаточно высокой, чтобы при вибрации печатающей головки не возникало ошибок печати. Такими ошибками являются звон и призрак.
Но в случае с TPU это невозможно, поскольку вы не сможете достичь таких скоростей печати, чтобы не получить паутину или подобные ошибки печати. Поэтому целесообразно использовать объект для калибровки отката и печатать его на разных скоростях печати.
Скорость печати, при которой наблюдается наименьшее количество ошибок, должна быть установлена для всего объекта.
Если у вас есть проблемы с прилипанием стола, вы можете установить еще более низкую скорость печати только для первого слоя. Чем ниже скорость печати для первого слоя, тем лучше сцепление стола. Это происходит потому, что горячий филамент дольше остается теплым, что позволяет ему проникать в мелкие поры и щели поверхности стола.
Перемещение
Иногда не удается напечатать TPU совершенно безошибочно и без образования паутины. Особенно если вы печатаете ТПУ с помощью экструдера Боудена, старайтесь по возможности избегать перемещений (движений без экструзии) или контролировать их таким образом, чтобы они не могли вызвать паутину.
В большинстве слайсеров есть настройка, позволяющая перемещать сопло в следующую точку после ретракта через уже напечатанный объект. Если при этом из сопла неконтролируемым образом выйдет некоторое количество филамента, она будет помещена внутрь объекта, где ее не будет видно в конце.
Эта функция вызывается, например в Cura «Режим комбинга» и в Simplify3D «Avoid crossing outline for travel movement». С помощью этих настроек вы можете значительно сократить количество паутины.
Высота слоя и ширина линии
- Высота слоя: от 25 до 50% диаметра сопла (т.е. 0,1-0,2 мм для сопла 0,4 мм).
- Ширина линии: 80-100 % от диаметра сопла (например, 0,32-0,4 мм для сопла 0,4 мм).
Как уже неоднократно говорилось в этой статье, чем быстрее движется экструдер, тем более гибкий материал, такой как TPU, компенсирует это.
Высота слоя и ширина линии также влияют на скорость перемещения нити через экструдер. Чем толще и выше слои, тем больше филамента необходимо выдавливать в секунду при той же скорости печати.
Поэтому для ТПУ рекомендуется использовать малую или среднюю высоту слоев и ширину линий.
Теоретически ширина линии может составлять от 60 до 200 % диаметра сопла. Однако если выбрать слишком большую ширину линии, то одновременно будет перемещаться слишком много филамента, что также приведет к увеличению задержки из-за гибкости филамента.
То же самое относится и к высоте слоя. Обычно возможны значения от 25 до 75 % от диаметра сопла. Однако значения выше 50 % приводят к тому же результату, что и слишком широкие линии.
Если вы все же хотите печатать объекты с грубой структурой, необходимо соответственно уменьшить скорость печати. Однако, поскольку общее время печати остается примерно таким же, вряд ли есть аргументы в пользу более грубой печати, поскольку меньшие высота слоя и ширина линий приводят к более стабильному объекту.
Заполнение
- Плотность заполнения: от 20 до 30 %. Чем выше, тем жестче.
- Шаблон заполнения: Гироидный, Концентрический
Внутренняя часть 3D-печатного объекта называется заполнение. Чем выше плотность заполнения, тем более прочным и жестким будет отпечаток, напечатанный на TPU.
В зависимости от эффекта, которого вы хотите добиться, вам может подойти меньшая или большая плотность. Однако стандартом считается 20-30 %.
С помощью шаблона заполнения можно влиять на прочность объекта в различных направлениях. Например, гироидный шаблон одинаково прочен во всех пространственных направлениях, что также делает готовый объект из ТПУ равномерно гибким.
Если вы хотите сделать одну ось объекта более прочной, чем две другие, можно использовать концентрический шаблон. Он состоит из кругов, сформированных вокруг одной оси. Это обеспечивает относительно низкую прочность вдоль главной оси и почти полную — вдоль двух других.
Обдув
- Скорость вентилятора: 0% (от 10 до 50% при наличии выступов)
Деформация редко является проблемой для TPU. Поэтому нет необходимости включать обдув отпечатка. Только в случае свесов небольшое охлаждение может помочь избежать провисания.
Поэтому обычно рекомендуется сначала установить скорость вентилятора на 0%. Однако существуют также марки TPU, которые можно печатать немного лучше при легком охлаждении.
Кроме того, все зависит от того, какой у вас 3D-принтер, поскольку охлаждение зависит от установленного вентилятора и линии подачи воздуха к объекту.
Подложка
- Подложка: Нет
В большинстве случаев адгезия TPU к печатному слою настолько хороша, что рафт вообще не нужен. И даже если у вас все еще есть проблемы с прилипанием к столу, не стоит использовать подложку.
Сочетание гибкого филамента и подложки приводит к различным проблемам. С одной стороны, подложка обычно печатается с повышенной скоростью потока, большим количеством слоев и более широкими линиями, что может привести к ошибкам печати, описанным выше.
С другой стороны, подложку трудно удалить с отпечатка из ТПУ без остатка. Поэтому лучше сначала использовать другие методы для улучшения адгезии стола.
Если вы не хотите использовать PEI и у вас нет под рукой синей ленты, вы можете попробовать использовать обычный клей-карандаш или повысить температуру стола.
Также убедитесь, что вы правильно выровняли печатную основу и что Z-offset установлен правильно. Если значение Z Offset слишком велико, филамент не будет достаточно плотно прижиматься к столу и не будет достаточно хорошо прилипать.
Если вам нужна дополнительная информация об улучшении адгезии стола, вы можете прочитать эту статью: Отпечаток не прилипает к столу
Хранение
- Хранение: Герметично (вакуумный пакет, пластиковый бокс)
TPU гигроскопичен, как и большинство филаментов. Если вы храните этот материал на открытом воздухе, TPU будет впитывать влагу из воздуха.
Это способствует возникновению ошибок при печати, таких как паутина, а в крайних случаях может даже привести к образованию пузырей. В таком случае влаги в филаменте становится так много, что она испаряется в сопле и образуют пузыри.
Поэтому хранить TPU следует герметично. Например, можно использовать вакуумные пакеты или герметичный контейнер с крышкой.
Если филамент уже влажный, вы можете высушить его в герметичной упаковке с помощью силикагеля. Это займет довольно много времени. Если вы хотите немного ускорить процесс, то можете использовать специальные сушилки для филаментов, например Sunlu FilaDryer S2.
Заключение
Филамент TPU — это филамент, с помощью которой можно добиться впечатляющих эффектов. Поэтому он не только популярен в хобби 3D-печати, но и находит множество применений в промышленности.
Настройки печати, приведенные в этой статье, станут хорошей отправной точкой для дальнейшей оптимизации. При работе с TPU всегда помните о снижении скоростей, которые влияют на филамент. В основном для получения хороших результатов с TPU необходимо точно откалибровать скорость печати и ретракт.
