Si vous avez déjà imprimé avec des filaments flexibles, vous connaissez les difficultés : cheveux d’ange, enchevêtrement du filament, mauvais pontage et surplombs, finition de surface disgracieuse, bouchons et problèmes d’extrusion,… la liste est longue. Bon nombre de ces maux de tête proviennent d’un défi notoirement difficile : obtenir un diamètre véritablement constant avec un filament flexible.

Nous avons consacré beaucoup de temps au développement du Prusament TPU 95A – peut-être même plus que ce à quoi nous nous attendions. Mais nous voulions le faire correctement et apporter quelque chose de nouveau sur le marché. Et nous avons finalement fait une percée : nous lançons maintenant un filament comme aucun autre sur le marché. Alors, offrons-lui une présentation en bonne et due forme ! Dans la première moitié de cet article, nous parlerons des spécifications du Prusament TPU 95A et dans l’autre moitié, nous résumerons les propriétés du TPU en général. Et dans le dernier chapitre, nous examinerons de plus près les spécifications techniques, car certaines d’entre elles peuvent sembler un peu étranges si elles sont sorties de leur contexte.

Diamètre précis et constant

Commençons par notre plus grande réussite. Le TPU (en général) est difficile à fabriquer tout en conservant un diamètre précis et constant. La plupart des fabricants ne prennent pas en compte ce problème et vendent simplement leurs filaments avec des diamètres très variables. Et comme d’habitude, cela ne nous a pas plu et nous avons décidé de travailler dessus. Ainsi, après des tests longs et fastidieux, nous avons trouvé un moyen de fabriquer le filament avec la précision que vous connaissez des autres Prusament. Voici comment cela fonctionne :

Après avoir fabriqué le filament, le TPU subit un processus de relaxation, où le polymère se remodèle pour revenir à un état plus économe en énergie. Au cours de ce processus, qui prend environ une journée, le filament change légèrement de diamètre, et il est vraiment difficile de trouver le point idéal, où le filament finit par être uniformément épais avec un diamètre de 1,75 mm.

Encore une fois, la plupart des fabricants ne prennent pas en compte ce problème. Le diamètre est dans la tolérance au moment de la fabrication, mais il n’est pas évident qu’au moment où vous l’emballez et l’expédiez au client, le diamètre ait considérablement changé. Cela entraîne un risque plus élevé de colmatage avec le filament et une répartition inégale lors de l’impression.

Alors, comment avons-nous traité ce problème ? Sans trop dévoiler notre R&D, nous créons artificiellement le filament avec un diamètre décalé, qui change dynamiquement à mesure que la bobine se remplit. Une fois la bobine fabriquée, le filament change ensuite selon les dimensions cibles souhaitées. Nous pouvons dire avec fierté que notre TPU mesure véritablement 1,75 mm de diamètre ; cependant, pour une transparence maximale, nous indiquons 0,06 mm comme tolérance la plus élevée. Comme toujours, vous pouvez vérifier chaque bobine individuellement pour les données de fabrication et voir par vous-même.

Soufflette Prusa

Impression facile : pas de réglage de l’idler et une impression impeccable avec le Nextruder !

Nous avons travaillé sur plusieurs facteurs qui rendent l’impression avec le Prusament TPU 95A aussi simple qu’elle puisse être : d’abord, il y a le diamètre précis. Deuxièmement, il y a une modification chimique du polymère, qui, dans son état final, est plus difficile à déformer. Cela empêche le filament de s’emmêler dans les engrenages de l’extrudeur. Troisièmement, le Nextruder (MK4/S, Core One, XL) est construit de manière à rendre l’impression avec des filaments souples plus facile que jamais : les filaments flexibles ont généralement tendance à voir moins d’échecs d’impression, et dans cette combinaison, le Prusament TPU 95A devient l’un des filaments flexibles les plus fiables que vous puissiez obtenir. Et enfin, le guide de filament (qui fait partie du kit de l’imprimante 3D Original Prusa) crée une légère tension, ce qui contribue à une alimentation plus fiable du Nextruder.

Résistance mécanique améliorée

La structure du polymère du Prusament TPU 95A (type éther diol) diffère légèrement de la plupart des filaments TPU (type ester diol). Cette différence donne à ce matériau certains avantages en termes de résistance mécanique et chimique. Le Prusament TPU 95A offre une très faible absorption d’humidité et une résistance élevée à l’hydrolyse*. Son élasticité élevée et une résistance aux chocs sont maintenues même à basse température (jusqu’à -50 °C). Enfin, ce matériau est résistant à la dégradation microbienne, présente une bonne résistance à la température (HDT 78,6 °C à 1,80 MPa) et une grande résistance chimique (principalement à l’huile et à la graisse).

*Le type éther du TPU (Prusament 95A) est plus stable et ne se dégrade pas autant que le type ester lorsqu’il est exposé à la vapeur ou à l’eau chaude.

Spécifications du Prusament TPU 95A

Avantages
Souple et flexible en couches minces, solide et durable en couches épaisses
Fiabilité d’impression élevée avec peu ou pas de cheveux d’ange
Diamètre précis
Bon pour l’impression de ponts et de surplombs (par rapport aux autres TPU)
Grande résistance à l’usure
Flexible et durable à des températures inférieures à zéro
Haute résistance à l’hydrolyse et à la dégradation microbienne
Très faible absorption d’humidité
Inconvénients
Quelques ajustements supplémentaires avant l’impression peuvent être nécessaires (en fonction de votre imprimante)
L’impression avec une plaque lisse nécessite une couche de séparation
Un séchage peut être nécessaire en cas de stockage dans des conditions de forte humidité
Les grandes impressions ont tendance à se déformer

Couleur du matériau, poids et prix

Jusqu’à présent, vous pouvez obtenir le Prusament TPU 95A en une seule couleur : naturel. Il s’agit d’une couleur blanc chaud/crème qui ressemble au Prusament PLA Vanilla White. De plus, nous préparons plus de couleurs, alors restez à l’écoute. Pour l’instant, une bobine de 500g de Prusament TPU 95A Natural coûte 34,99 USD / 38,99 EUR (TTC).

Pneu Prusa (compatible LEGO)

Réglages recommandés de l’imprimante

La chose la plus étonnante est que vous n’avez pas besoin de faire de préparations particulières lors de l’impression avec le Nextruder. Pas de réglage de l’idler, pas de séchage, ni quoi que ce soit. Cependant, même avec ce filament amélioré, vous pourriez parfois rencontrer des difficultés mineures, tout comme avec le PLA. Pour ces scénarios, nous avons écrit un article sur l’aide en ligne de Prusa, qui couvre l’intégralité du guide d’impression et du dépannage du Prusament TPU 95A. N’oubliez pas de le lire avant d’imprimer. Vous pouvez également consulter le Tableau des matériaux, où vous trouverez les réglages les plus cruciaux, tels que les plaques d’impression appropriées. Quoi qu’il en soit, voici l’aperçu de base :

Profils PrusaSlicer pris en charge : Core One, XL, MK4S, MK4, Prusa Pro HT90

Température de la buse : 220-240 °C

Température du plateau chauffant : 55-75 °C

Plaques d’impression recommandées : Satinée et Nylon PA

Séchage avant impression : pas nécessaire (uniquement lorsque des problèmes tels que les cheveux d’ange ou le colmatage des buses surviennent)

Meilleure utilisation

Enfin, voici quelques conseils pour une utilisation optimale. De toute évidence, le principal avantage réside dans les propriétés caoutchouteuses du matériau. En général, les gens ont tendance à imprimer des objets souples et pliables avec de tels filaments. Et pourquoi pas ? Lorsqu’ils sont imprimés avec peu de remplissage, les modèles peuvent devenir très mous (en particulier avec un remplissage gyroïde). Nous tenons toutefois à vous rappeler la grande résistance à l’usure des matériaux TPU. Avec un remplissage à 100% et en couches épaisses, le matériau devient pratiquement indestructible. La résistance mécanique élevée peut être tout à fait utilisable pour des applications industrielles vraiment exigeantes, par exemple, l’impression d’entretoises pour des machines lourdes, etc. Une chose particulièrement cool est l’option de remplissage imbriqué dans PrusaSlicer. Lors de l’impression sur la version multi-outils de la XL, ce remplissage établira une connexion très solide entre les parties flexibles et rigides.

 

Différentes sangles et pièces pliables Poignées durables (Poignée d’arc Prusa)
Revêtements à bords tranchants : la haute résistance à l’usure du TPU 95A est idéale pour recouvrir les skis, les patins, etc. Cable protector par Michal Fanta : un autre bon cas d’utilisation pour montrer une résistance mécanique élevée
Pneus de voiture RC personnalisés par Prusa3D et Anton Protective phone cases par Antony and SHOT
Door stopper par Steve Soufflette de nettoyage (Soufflette Prusa)
Différents modèles haptiques et outils de massage : Soft touch knobs par Rorys3D, outils de massage par Anze et a69291954, fidget toy par Prusa Polymers Pièces de rechange durables : Puntas de sifon de acuario par Fidelio

Qu’est-ce que le TPU ?

Vous souhaitez approfondir les spécificités du matériau ? Nous avons les détails ! Le TPU, comme polymère de base utilisé pour fabriquer notre nouveau Prusament, est l’un des types de matériaux flexibles les plus courants utilisés dans l’impression 3D. De plus, toute cette famille fait partie d’un groupe beaucoup plus large de matériaux flexibles appelés TPE (élastomères thermoplastiques). Le TPU lui-même est un copolymère séquencé contenant à la fois des segments durs (polyuréthane) et mous (polyol). Outre son élasticité, le matériau est également connu pour sa résistance aux chocs, à l’abrasion, à l’huile et à la graisse. En raison de ses propriétés intéressantes, il est utilisé pour la fabrication de pièces dans l’industrie automobile, d’outils électriques, d’appareils médicaux, de boîtiers extérieurs d’appareils électroniques et, en général, partout où une résistance élevée à l’usure et aux chocs est indispensable.

Illustration schématique des a) composants de la chaîne polymère du TPU et b) de leur structure de phase. Source : Polyuréthanes thermoplastiques : synthèse, techniques de fabrication, mélanges, composites et applications – Scientific Figure sur ResearchGate.

Le TPU s’imprime relativement facilement, a une absorption d’humidité plus faible et ne se déforme pas autant que certains autres matériaux TPE. De plus, il adhère très bien à la surface d’impression PEI (trop bien, pour être honnête) : consultez notre guide des matériaux pour en savoir plus.

Bien que la plupart des utilisateurs amateurs utilisent le TPU pour ses propriétés flexibles, certains oublient qu’il possède une résistance à l’usure exceptionnelle. Lorsqu’il est imprimé en couches épaisses, le matériau devient moins flexible et pratiquement indestructible. Il peut être utilisé pour de nombreuses choses qui, autrement, se déformeraient de manière irréversible, voire se casseraient.

Dureté Shore

La dureté shore est une valeur que chaque fabricant de filament fournit pour décrire sa dureté, ou sa mollesse, pour être précis (dans notre cas, c’est 95A). Il s’agit d’un paramètre mesuré par un appareil appelé duromètre shore. Il indique à quel point le matériau est mou (ou dur) en mesurant la profondeur de l’empreinte créée par une broche métallique poussée contre le matériau avec une force donnée.

La dureté shore peut être mesurée sur plusieurs échelles, mais dans ce cas, nous utilisons la Dureté Shore A. Dans l’échelle A, les valeurs vont de 0 à 100, où certains des matériaux les plus mous sont des élastiques (20A) et les plus durs sont des matériaux comme les roues de skateboard (90-100A).

Les filaments d’impression 3D se situent généralement du côté le plus dur du spectre Shore A (généralement entre 85 et 100), car les matériaux les plus durs sont plus faciles à imprimer. En général, plus le filament est mou, plus il a de risques de s’emmêler dans les engrenages de l’extrudeur.

Échelle de Dureté Shore. Source : Smooth-On

Dans l’ensemble, notre TPU est un matériau assez dur, mais parmi les filaments flexibles, il se situe quelque part au milieu. Le Prusament TPU 95A est très mou et pliable en couches minces et très dur et durable en couches épaisses (avec remplissage solide).

Propriétés mécaniques

Une dernière chose : nous pensons qu’il pourrait être utile d’expliquer certains paramètres techniques de base que vous pouvez trouver dans la fiche technique. Après tout, certains paramètres sont impossibles à mesurer (la résistance au choc Charpy à température ambiante, par exemple), certaines méthodes d’essai diffèrent des filaments résistants et il existe peu de valeurs spécifiques aux matériaux flexibles.

Résistance aux chocs Charpy : Non applicable car le TPU ne se casse pas à température ambiante.

Résistance à la traction : La résistance maximale à la traction et l’allongement maximal sont utilisés, conformément à la norme ISO 37, spécifique aux matériaux en caoutchouc.

Température de déflexion thermique : Les valeurs de 0,45 MPa n’ont pas été utilisées, à la place, le point de ramollissement Vicat A a été ajouté (ISO 306).

Dureté Shore : La dureté mesurée est d’environ 93A, en raison de la modification chimique utilisée pendant le processus de fabrication et en raison des cavités d’air dans les objets de test imprimés en 3D. Nous avons également mesuré la dureté Shore D à des fins de comparaison.

Rémanence à la compression sous déflexion constante [%] : C’est une valeur difficile à comprendre. Il peut sembler que l’objet soit déformé de plusieurs dizaines de pour cent. Mais comment ça marche vraiment ? L’objet à tester est comprimé de 10 % dans certaines conditions (temps et température). Ensuite, nous laissons le modèle se détendre puis mesurons la différence de dimensions. Ainsi, lorsqu’il y a 33,5 % de déformation dans la fiche technique, cela ne peut tout simplement pas représenter 33,5 % de l’ensemble de l’objet de test. Au lieu de cela, les 33,5 % sont calculés à partir de 10 % de celui-ci. Voici un exemple : l’objet de test (hypothétique) mesure 10 mm et est comprimé de 10 % à 9 mm. Après relaxation, la dimension de l’objet est de 9,665 mm. Le 33,5 % représente le 0,335 mm par rapport au 10 % (1 mm). C’est aussi simple que ça. 😊

Fidget toy par Prusa Polymers

C’était beaucoup de détails techniques – j’espère que vous les avez trouvés utiles ! Il serait peut-être facile de dire : « Quel est le problème ? C’est juste un autre TPU », mais comme vous pouvez le voir, même avec quelque chose d’aussi basique que le TPU, vous pouvez faire beaucoup de choses pour le rendre vraiment incroyable. Alors, aimez-vous notre nouveau Prusament ? N’oubliez pas de nous le faire savoir dans les commentaires.

Bonne impression !