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.
3D печать
- ULTEM и PEEK: Освоение высокопроизводительных материалов для 3D-печати
- Три кита успеха 3D-печати: оборудование, материалы и программное обеспечение
- Выбор безопасных материалов для прототипов с пищевым контактом: Практическое руководство
- Выбор лучших материалов для прототипов медицинских устройств
- Выбор правильных материалов тормозных подкладок для промышленного оборудования
- 10 самых прочных материалов для 3D-печати: максимальная долговечность
- Экологичные биоразлагаемые материалы для 3D-печати: устойчивые решения
- Экспертное руководство по выбору материалов для 3D-печати SLS, MJF, FDM, SLA и DLS™
- Как 3D-печать изменит производство в ближайшее десятилетие
- Как 3D-печать революционизирует современное производство