Топ гибких материалов для 3D-печати: свойства и применение

3D-печать открывает широкие возможности для гибких и резиноподобных материалов — от серийных деталей до крутых проектов хоббистов. Разберем варианты гибких материалов для технологий, доступных в Xometry.

Шкала Шора: твердость материалов 3D-печати

Для гибких полимеров твердость по Шору — ключевое свойство.

Шкалы Шора дают общую точку отсчета при сравнении материалов. Измеряется дурометром. Существует несколько шкал:

• Shore OO — сверхмягкие материалы (гели, стельки).
• Shore A — широкий диапазон: от очень мягких и гибких до полужестких пластиков с минимальной гибкостью.
• Shore D — очень твердые резины, полужесткие и жесткие пластики (трубы ПВХ).

Шкалы перекрываются: материал 95A также равен 50D.

Гибкие материалы 3D-печати в Xometry

Разные технологии требуют разные полимеры/смолы. Разберем каждую.

Термополиуретан (TPU)

TPU относят к термопластичным эластомерам (TPE). TPE покрывают 10 Shore OO — 72 Shore D, охватывая все три шкалы, но чаще используют Shore A.

TPU Polyurethane 88/95A

Известен как Ultrasint™ TPU01 — многцелевой материал исключительно для Multi Jet Fusion (MJF). Термопластичный уретан с гибкостью, высокой разрывной прочностью и хорошей детализацией. 3D-печать TPU открывает уникальные возможности, недоступные для ABS, PLA, нейлона.

Соединяя свойства пластика и резины, TPU дает эластичные, высокопрочные детали, которые можно гнуть и сжимать. Материал демонстрирует свойства жесткой резины — как колесо скейтборда — для серии конечных применений. Легко печатается, хорошая УФ- и гидролизоустойчивость. Подробности — в спец-листе TPU M95A.

Технология: Multi Jet Fusion (MJF)

Flex TPU/TPE-like

Если нужен стойкий, гибкий, резиноподобный материал — Flexible TPU/TPE для селективного лазерного спекания (SLS) идеален. Хорошая восстановляемость после деформации, высокая УФ-стабильность. Интересный структурный дизайн позволяет печатать детали для авто, обуви. Материал дает гладкую белую поверхность, хорошую гидролизоустойчивость, отличную амортизацию.

Технология: Selective Laser Sintering (SLS)

TPU можно печатать и FDM, но качество ниже, чем порошковые технологии (SLS, MJF), при сравнимой цене.

Ключевые свойства TPU для промышленности

Абразивная/царапинная стойкость

Высокая стойкость к абразиву и царапинам = долговечность и эстетика. TPU превосходит другие термопласты при критичности этих свойств (автоинтерьер, спорт, технические детали).

УФ-стойкость

Помимо механики — исключительная стабильность к УФ и цветовая стойкость. Для светлых и темных деталей TPU гарантирует стойкость цвета эстетическим элементам.

Высокая гибкость

TPU дает высокую гибкость, амортизацию, возврат — отлично для обуви, спортснаряжения, ортопедических моделей. Полезно для автоинтерьеров, накладок воздушных фильтров.

Прочие преимущества

• Хорошая гибкость в широком температурном диапазоне
• Отличная ударная прочность при низких температурах
• Устойчивость к погоде и высокоэнергетическому излучению
• Высокая эластичность по всей шкале твердости
• Устойчивость к маслам, смазкам, множеству растворителей

Гибкие смолы CLIP

CLIP-смолы — высококачественные смолы для Carbon DLS 3D-печати. В Xometry доступны три типа. Видеообзор: DLS EPU 40 (1:22), DLS FPU 50 (2:36), DLS SIL 30 (3:36).

DLS EPU 40 (Эластомерный полиуретан)

Высокопроизводительный полиуретановый эластомер для применений, требующих высокую эластичность и разрывную прочность. Отличное эластическое поведение под циклическими нагрузками на растяжение и сжатие — растягиваете, гнете, возвращается в исходную форму.

Сравним с коммерческими TPU 70A Shore. Резиновый, стойкий, гибкий, растяжимый, толщина слоя 100 мкм (0,1 мм) — почти невидима. Детали очень близки к литым под давлением — интересно для прототипирования. Спецификация EPU 40.

Ключевые свойства: Высокая эластичность, разрывная прочность, химическая и биосовместимость.

Применения: Прокладки, уплотнения, амортизаторы, виброизоляторы.

DLS FPU 50 (Гибкий полиуретан)

Ударопрочный, абразивностойкий, усталостностойкий полужесткий материал для деталей под циклическими нагрузками. Идеален для надежных корпусов, шарнирных механизмов, натяжных посадок. Сравним с полипропиленом по усталостной и тепловой стойкости. Фичи до 0,25 мм печатаются, не резиновый и не эластичный как EPU 40. Спецификация FPU 50.

Ключевые свойства: Жесткость и усталостная стойкость, высокая предельная прочность на разрыв, высокая ударная прочность и предел текучести.

Применения: Сноп-файты (snap-fits), рельефы напряжения, крепления и бракеты для малогабаритной электроники.

DLS SIL 30 (Силикон)

Кремний-уретановый материал, сравним с коммерческими TPE 35 Shore A. CLIP-технология позволяет 3D-печатать новые классы полимеров, включая сложные химии (полиуретановые и цианат-эфирные смолы). Результат — растущий выбор материалов под инженерные задачи. Спецификация SIL 30.

Ключевые свойства: Мягкое касание, биосовместимость, разрывная прочность.

Применения: Носимые устройства (браслеты, накладки наушников), медицинское оборудование.

Все CLIP-смолы подходят для длительного (>30 дней) контакта с кожей. Все — для кратковременного (<24 ч) контакта с мукозой, кроме EPU 40* (только кожа). Поэтому применяются в медицинской печати безопасных материалов.

Сравнение стоимости гибких материалов

Сравнение цен из котировочного движка Xometry для эталонной CAD-модели:

Материал	Цена 1 шт.	Цена за шт. при 10 шт.	Цена за шт. при 100 шт.
TPU Polyurethane 88/95A (MJF)	29,95 €	12,37 €	11,41 €
Flex TPU/TPE-like (SLS)	25,84 €	23,24 €	21,41 €
EPU 40	212,44 €	48,82 €	48,82 €
FPU 50	436,53 €	100,31 €	100,31 €
SIL 30	632,56 €	159,24 €	159,24 €

Заключение

Два основных типа гибких материалов на масс-маркете: TPU (FDM, MJF, SLS) и CLIP-смолы (Carbon DLS). TPU — для более доступных деталей. CLIP-смолы — дороже, но для продвинутых свойств: высокая прочность, разрывная стойкость.

Все варианты доступны в Xometry — загрузите CAD-файлы и сравните цены.