Si alguna vez has impreso con filamentos flexibles, conocerás la lucha: hilos, enredos de filamentos, puentes y salientes deficientes, acabado superficial feo, atascos y problemas de extrusión,… la lista continúa. Muchos de estos dolores de cabeza se derivan de un reto notoriamente difícil: conseguir un diámetro realmente consistente con filamento flexible.

Hemos dedicado mucho tiempo al desarrollo del Prusament TPU 95A – quizá incluso más de lo que habríamos esperado. Pero queríamos hacerlo bien y aportar algo nuevo al mercado. Y al final hicimos un gran avance: ahora presentamos un filamento como ningún otro en el mercado. ¡Así que vamos a presentarlo como es debido! En la primera mitad de este artículo, hablaremos de las especificaciones del Prusament TPU 95A y en la otra mitad, resumiremos las propiedades del TPU en general. Y en el último capítulo, veremos más de cerca las especificaciones técnicas, porque algunas pueden sonar un poco extrañas si se sacan de contexto.

Diámetro preciso y constante

Empecemos por nuestro mayor logro. El TPU (en general) es difícil de fabricar manteniendo un diámetro preciso y constante. La mayoría de los fabricantes no tienen en cuenta esta cuestión y se limitan a vender sus filamentos con diámetros muy variables. Y, como de costumbre, no nos gustó y decidimos trabajar en ello. Así que, después de largas y tediosas pruebas, encontramos la forma de fabricar el filamento con la precisión que conoces de otros Prusament. Así es como funciona:

Después de fabricar el filamento, el TPU se somete a un proceso de relajación, en el que el polímero se remodela hasta alcanzar un estado más eficiente desde el punto de vista energético. Durante este proceso, que dura aproximadamente un día, el filamento cambia ligeramente de diámetro, y es realmente difícil encontrar el punto óptimo, en el que el filamento termina con un grosor uniforme y un diámetro de 1.75 mm.

Una vez más, la mayoría de los fabricantes no tienen en cuenta esta cuestión. El diámetro está dentro de la tolerancia en el momento de la fabricación, pero no es obvio que en el momento de empaquetarlo y enviarlo al cliente, el diámetro haya cambiado significativamente. Esto provoca un mayor riesgo de obstrucción del filamento y una distribución desigual durante la impresión.

¿Cómo hemos resuelto este problema? Sin revelar demasiado de nuestro I+D, estamos creando artificialmente el filamento con un offset del diámetro, que cambia dinámicamente a medida que la bobina se llena. Una vez fabricada la bobina, el filamento cambia a las dimensiones deseadas. Podemos decir con orgullo que nuestro TPU tiene realmente 1.75 mm de diámetro; sin embargo, para una máxima transparencia, indicamos 0.06 mm como la tolerancia más alta. Como siempre, puedes consultar los datos de fabricación de cada bobina y comprobarlo por ti mismo.

Prusa Air Blower

Fácil impresión: Sin ajustar el rodillos e impresión impecable con el Nextruder.

Trabajamos en varios factores que hacen que la impresión del Prusament TPU 95A tan fácil como podría ser: primero, está el diámetro preciso. En segundo lugar, hay una modificación química del polímero, que, en su estado final, es más difícil de deformar. Esto evita que el filamento se enrede en los engranajes del extrusor. Tercero, el Nextruder (MK4/S, Core One, XL) está construido de una manera que hace que la impresión de filamentos blandos sea más fácil que nunca: los filamentos flexibles en general tienden a fallar menos, y en esta combinación, el Prusament TPU 95A se convierte en uno de los filamentos flexibles más fiables que puedes conseguir. Y, por último, la guía de filamento (parte del kit de la impresora 3D Original Prusa) crea una ligera tensión, lo que ayuda a una alimentación más fiable del Nextruder.

Mayor resistencia mecánica

La estructura del polímero del Prusament TPU 95A (tipo éter diol) difiere ligeramente de la mayoría de los filamentos de TPU (tipo éster diol). Esta diferencia confiere a este material algunas ventajas tanto en resistencia mecánica como química. El Prusament TPU 95A ofrece muy baja absorción de humedad y alta resistencia a la hidrólisis*. Su alta elasticidad y resistencia al impacto se mantienen incluso a bajas temperaturas (hasta -50 °C). Por último, este material es resistente a la degradación microbiana, presenta una buena resistencia a la temperatura (HDT 78,6 °C a 1,80 MPa) y una gran resistencia química (sobre todo al aceite y la grasa).

*El TPU de tipo éter (Prusament 95A) es más estable y no se degrada tanto como el de tipo éster cuando se expone al vapor o al agua caliente.

Especificaciones del Prusament TPU 95A

Pros
Suave y flexible en capas finas, resistente y duradero en capas gruesas
Alta fiabilidad de impresión con pocos o ningún hilo
Diámetro preciso
Bueno para imprimir puentes y voladizos (en comparación con otros TPU)
Gran resistencia al desgaste
Flexible y duradero a temperaturas bajo cero
Alta resistencia a la hidrólisis y a la degradación microbiana
Muy baja absorción de humedad
Contras
Es posible que sea necesario realizar algunos ajustes antes de imprimir (dependiendo de la impresora).
La impresión con una lámina lisa requiere una capa de separación
El secado puede ser necesario cuando se almacena en condiciones de alta humedad
Las impresiones grandes tienden a deformarse

Color, peso y precio del material

Hasta ahora, puedes obtener el Prusament TPU 95A en un color: natural. Se trata de un color blanco/crema cálido que se asemeja al Prusament PLA Vanilla White. Además, estamos preparando más colores, así que permanece atento. Por ahora, una bobina de 500 g de Prusament TPU 95A Natural cuesta 34.99 USD / 38.99 EUR (IVA incl.).

Prusa Pneu (LEGO compatible)

Ajustes recomendados de la impresora

Lo más sorprendente es que no tiene que hacer ninguna preparación especial al imprimir con el Nextruder. No hay que ajustar el rodillo, ni secar, ni nada por el estilo. Sin embargo, incluso con este filamento mejorado, de vez en cuando puede encontrar pequeñas dificultades, al igual que con PLA. Para estos casos, hicimos un artículo en la ayuda online de Prusa, que cubre toda la guía de impresión y resolución de problemas de Prusament TPU 95A. No olvides leerlo antes de imprimir. También puedes consultar la Tabla de Materiales, donde encontrarás los parámetros más cruciales, como las láminas de impresión adecuadas. En cualquier caso, este es el resumen básico:

Perfiles PrusaSlicer compatibles: Core One, XL, MK4S, MK4, Prusa Pro HT90

Temperatura boquilla: 220-240 °C

Temperatura base calefactable: 55-75 °C

Láminas de impresión recomendadas: Satinada y PA Nylon

Secar antes de imprimir: no es necesario (solo cuando se producen problemas como los hilos o la obstrucción de la boquilla)

Mejores usos

Por último, he aquí algunos consejos para un uso óptimo. Obviamente, la principal ventaja del material son sus propiedades similares a las del caucho. En general, la gente tiende a imprimir objetos blandos y flexibles con dichos filamentos. ¿Y por qué no? Cuando se imprimen con poco relleno, los modelos pueden llegar a ser muy blandos (especialmente con relleno giroide). Sin embargo, nos gustaría recordarte la alta resistencia al desgaste de los materiales de TPU. Con un relleno del 100% y en capas gruesas, el material se vuelve prácticamente indestructible. La alta resistencia mecánica puede ser bastante aprovechable para aplicaciones industriales realmente exigentes, por ejemplo, la impresión de algunos separadores para maquinaria pesada, etc. Una cosa especialmente interesante es la opción de relleno entrelazado en PrusaSlicer. Al imprimir en la versión multicabezal de la XL, este relleno hará una conexión muy fuerte entre las partes flexibles y rígidas.

 

Varias correas y piezas plegables Empuñaduras duraderas (Prusa Bow Grip)
Cubre cantos afilados: La alta resistencia al desgaste del TPU 95A es ideal para cubrir esquís, patines, etc. Protector de cables de Michal Fanta: otro buen caso de uso para mostrar una alta resistencia mecánica
Neumáticos personalizados para coches RC de Prusa3D y Anton Fundas protectoras de teléfono de Antony y SHOT
Tope de puerta de Steve Soplador de aire de limpieza (Prusa Air Blower)
Varios modelos hápticos y herramientas de masaje: Pomos de tacto suave de Rorys3D, herramientas de masaje de Anze y a69291954, fidget toy de Prusa Polymers Piezas de recambio duraderas: Puntas de sifon de acuario de Fidelio

¿Qué es el TPU?

¿Quieres profundizar en los detalles del material? Tenemos los detalles. El TPU, como polímero base utilizado para fabricar nuestro nuevo Prusament, es uno de los tipos más comunes de materiales flexibles utilizados en la impresión 3D. Además, toda esta familia forma parte de un grupo mucho más amplio de materiales flexibles llamados TPE (elastómeros termoplásticos). El TPU es un copolímero en bloque que contiene segmentos duros (poliuretano) y blandos (poliol). Además de por su elasticidad, este material es conocido por su resistencia al impacto, la abrasión, el aceite y la grasa. Por sus propiedades, se utiliza para fabricar piezas en la industria del automóvil, herramientas eléctricas, dispositivos médicos, carcasas exteriores de dispositivos electrónicos y, en general, en todos los lugares donde es imprescindible una alta resistencia al desgaste y a los impactos.

Ilustración esquemática de los a) componentes de la cadena polimérica del TPU y b) su estructura de fases. Fuente: Poliuretanos termoplásticos: síntesis, técnicas de fabricación, mezclas, compuestos y aplicaciones – Figura Científica en ResearchGate.

Poliuretanos termoplásticos: síntesis, técnicas de fabricación, mezclas, compuestos y aplicaciones – Figura Científica en ResearchGate.TPU tiene bastante facilidad de impresión, menor absorción de humedad, y no se deforma tanto como algunos otros materiales TPE. Además, se adhiere muy bien a la superficie de impresión de PEI (demasiado bien, para ser sinceros): consulta nuestra guía de materiales para obtener más información.

Aunque la mayoría de los usuarios aficionados utilizan el TPU por sus propiedades flexibles, algunos olvidan que tiene una excepcional resistencia al desgaste. Cuando se imprime en capas gruesas, el material se vuelve menos flexible y prácticamente indestructible. Puede utilizarse para muchas cosas que, de otro modo, se deformarían irreversiblemente o incluso se romperían.

Dureza Shore

La dureza shore es un valor que cada fabricante de filamento proporciona para describir su dureza, o suavidad, para ser concretos (en nuestro caso, es 95A). Se trata de un parámetro que se mide con un aparato llamado durómetro Shore. Indica lo blando (o duro) que es el material midiendo la profundidad de la hendidura creada por un alfiler metálico empujado contra el material con una fuerza determinada.

La dureza Shore puede medirse en varias escalas, pero en este caso, utilizamos la Dureza Shore A. En la escala A, los valores van de 0 a 100, donde algunos de los materiales más blandos son las gomas elásticas (20A) y los más duros son materiales como las ruedas de monopatín (90-100A).

Los filamentos de impresión 3D suelen estar en el lado más duro del espectro shore A (la mayoría entre 85 y 100), ya que los materiales más duros son más fáciles de imprimir. Generalmente, cuanto más blando es el filamento, más fácil es que se enrede en los engranajes del extrusor.

Escala de dureza Shore. Fuente: Smooth-On

En toda la escala, nuestro TPU es un material bastante duro, pero entre los filamentos flexibles, está en algún punto intermedio. El Prusament TPU 95A es muy blando y flexible en capas finas y muy duro y duradero en capas gruesas (con relleno sólido).

Propiedades mecánicas

Una última cosa: creemos que puede merecer la pena explicar algunos parámetros técnicos básicos que puede encontrar en la ficha técnica. Al fin y al cabo, algunos parámetros son imposibles de medir (la resistencia al impacto Charpy a temperatura ambiente, por ejemplo), algunos métodos de ensayo difieren de los filamentos resistentes y hay pocos valores específicos para materiales flexibles.

Resistencia al impacto Charpy: No aplicable ya que el TPU no se rompe a temperatura ambiente.

Resistencia a la tracción: Se utiliza la máxima resistencia a la tracción y el máximo alargamiento, según la norma ISO 37, específica para materiales de caucho.

Temperatura de Deflexión Térmica: No se utilizaron valores de 0,45 MPa, en su lugar se añadió el punto de reblandecimiento A de Vicat (ISO 306).

Dureza Shore: La dureza medida es de alrededor de 93A, debido a la modificación química utilizada durante el proceso de fabricación y debido a las cavidades de aire en los objetos de prueba impresos en 3D. También medimos la dureza Shore D para la comparación.

Juego de Compresión bajo Flexión Constante [%]: Se trata de un valor difícil de comprender. Puede parecer que el objeto se deforma decenas de %. Pero, ¿cómo funciona realmente? El objeto de ensayo se comprime un 10 % en determinadas condiciones (tiempo y temperatura). Después, dejamos que se relaje y medimos la diferencia de dimensiones. Así, cuando en la hoja de datos aparece una deformación del 33,5 %, no puede tratarse del 33,5 % de todo el objeto de ensayo. En su lugar, el 33,5 % se calcula a partir del 10 % del mismo. He aquí un ejemplo: el objeto de ensayo (hipotético) tiene 10 mm y se comprime un 10 % hasta 9 mm. Tras la relajación, la dimensión del objeto es de 9.665 mm. El 33.5 % representa los 0.335 mm en relación con el 10 % (1 mm). Así de fácil. 😊

Fidget toy de Prusa Polymers

Han sido muchos detalles técnicos. ¡Espero que te hayan resultado útiles! Podría ser fácil decir, «¿Cuál es el gran problema? Es solo otro TPU», pero como puedes ver, incluso con algo tan básico como un TPU, puedes hacer muchas cosas para que sea realmente increíble. ¿Qué te parece nuestro nuevo Prusament? No olvides hacérnoslo saber en los comentarios.

¡Felices impresiones!