Se avete mai stampato con filamenti flessibili, conoscete bene le difficoltà che si presentano: stringing, filamento ingarbugliato, ponti e sporgenze di scarsa qualità, finitura superficiale scadente, inceppamenti e problemi di estrusione… l’elenco è lungo. Molti di questi problemi derivano da una sfida notoriamente difficile: ottenere un filamento flessibile con un diametro veramente uniforme. Abbiamo dedicato molto tempo allo sviluppo di Prusament TPU 95A, forse anche più di quanto ci saremmo aspettati. Ma volevamo fare le cose per bene e portare qualcosa di nuovo sul mercato. E alla fine abbiamo fatto un passo avanti: ora stiamo introducendo un filamento come nessun altro sul mercato. Quindi, diamogli una presentazione adeguata! Nella prima metà di questo articolo parleremo delle specifiche del Prusament TPU 95A e nell’altra metà faremo un riassunto delle proprietà del TPU in generale. Nell’ultimo paragrafo, infine, daremo un’occhiata più da vicino alle specifiche tecniche, perché alcune di esse possono sembrare un po’ strane se estrapolate dal contesto. 

Diametro preciso e uniforme

Cominciamo con il nostro più grande risultato. Il TPU (in generale) è difficile da produrre mantenendo un diametro preciso e costante. La maggior parte dei produttori non tiene conto di questo problema e si limita a vendere i propri filamenti con diametri significativamente diversi. E, come al solito, a noi non piaceva e abbiamo deciso di lavorarci su. Così, dopo lunghi e noiosi test, abbiamo trovato un modo per produrre il filamento con la precisione che conoscete già da altri Prusament. Ecco come funziona: Dopo la produzione del filamento, il TPU subisce un processo di rilassamento, in cui il polimero si rimodella in uno stato più efficiente dal punto di vista energetico. Durante questo processo, che dura circa un giorno, il filamento cambia leggermente il suo diametro ed è davvero difficile trovare il valore ottimale, in cui il filamento finisce per avere uno spessore uniforme con un diametro di 1,75 mm. Anche in questo caso, la maggior parte dei produttori non tiene conto di questo problema. Il diametro rientra nei limiti di tolleranza al momento della produzione, ma non è sempre evidente che, al momento dell’imballaggio e della spedizione al cliente, il diametro è cambiato in modo significativo. Ciò comporta un rischio maggiore di intasamento del filamento e una distribuzione non uniforme durante la stampa. Come abbiamo risolto questo problema? Senza svelare troppo della nostra ricerca e sviluppo, creiamo artificialmente il filamento con un diametro sfalsato, che cambia dinamicamente quando la bobina si riempie. Una volta prodotta la bobina, il filamento raggiunge le dimensioni desiderate. Possiamo affermare con orgoglio che il nostro TPU ha un diametro di 1,75 mm; tuttavia, per la massima trasparenza, indichiamo 0,06 mm come tolleranza massima. Come sempre, è possibile controllare i dati di produzione di ogni singola bobina e verificarli personalmente.

Prusa Air Blower

Semplicità di stampa: Nessuna regolazione del tendicinghia e stampa impeccabile con Nextruder!

Abbiamo lavorato su diversi fattori che rendono la stampa di Prusament TPU 95A il più semplice possibile: innanzitutto il diametro preciso. In secondo luogo, c’è una modifica chimica del polimero che, nel suo stato finale, è più difficile da deformare. Ciò impedisce al filamento di impigliarsi negli ingranaggi dell’estrusore. Terzo, il Nextruder (MK4/S, Core One, XL) iè realizzato in modo da rendere la stampa di filamenti morbidi più facile che mai: i filamenti flessibili in generale tendono a fallire meno e, in questa combinazione, il Prusament TPU 95A diventa uno dei filamenti flessibili più affidabili che si possano trovare. Infine, la guida del filamento (parte del kit della stampante 3D Original Prusa) crea una leggera tensione, che contribuisce a un’alimentazione più affidabile del Nextruder.

Resistenza meccanica migliorata

 La struttura del polimero Prusament TPU 95A (di tipo etere diolo) differisce leggermente dalla maggior parte dei filamenti TPU (di tipo estere diolo). Questa differenza conferisce al materiale alcuni vantaggi in termini di resistenza meccanica e chimica. Prusament TPU 95A offre un bassissimo assorbimento di umidità e un’elevata resistenza all’idrolisi*. L’elevata elasticità e la resistenza agli urti si mantengono anche a basse temperature (fino a -50 °C). Infine, questo materiale è resistente alla degradazione microbica, ha una buona resistenza alla temperatura (HDT 78,6 °C a 1,80 MPa) e una grande resistenza chimica (soprattutto a oli e grassi). *Il TPU di tipo etere (Prusament 95A) è più stabile e non si degrada quanto quello di tipo estere se esposto a vapore o acqua calda.

Specifiche Prusament TPU 95A 

Vantaggi
Morbido e pieghevole negli strati sottili, forte e resistente in quelli spessi
Elevata affidabilità di stampa, con uno stringing minimo o assente
Diametro Preciso
Buona capacità di stampare ponti e sporgenze (rispetto ad altri TPU)
Ottima resistenza all’usura
Flessibile e resistente a temperature inferiori allo zero
Elevata resistenza all’idrolisi e alla degradazione microbica
Assorbimento di umidità molto basso
Svantaggi
Potrebbero essere necessarie alcune regolazioni aggiuntive prima della stampa (a seconda della stampante)
La stampa con una piastra liscia richiede uno strato di separazione
Potrebbe essere necessaria l’essiccazione se conservato in condizioni di elevata umidità
Le stampe di grandi dimensioni tendono a deformarsi

Colore, peso e prezzo del materiale

Finora è possibile ottenere il Prusament TPU 95A in un solo colore: natural. Si tratta di un colore bianco caldo/crema che ricorda il Prusament PLA Vanilla White. Inoltre, stiamo preparando altri colori, quindi rimanete sintonizzati. Per ora, una bobina da 500 g di Prusament TPU 95A Natural costa 34,99 USD / 38,99 EUR (IVA inclusa).

Prusa Pneu (compatibile con LEGO)

Impostazioni della stampante consigliate

La cosa più sorprendente è che non è necessario effettuare alcuna preparazione speciale quando si stampa con Nextruder. Non è necessario modificare l’idler, essiccare o altro. Tuttavia, anche con questo filamento migliorato, si possono occasionalmente incontrare piccoli problemi, proprio come con il PLA. Per questi casi, abbiamo creato un articolo sulla guida online di Prusa, che copre l’intera procedura di stampa e la risoluzione dei problemi del Prusament TPU 95A. Non dimenticate di consultarlo prima della stampa. Inoltre, potete controllare la Tabella dei materiali, dove troverete i parametri più importanti, come le piastre di stampa adatte. In ogni caso, ecco la panoramica di base: Profili PrusaSlicer supportati: Core One, XL, MK4S, MK4, Prusa Pro HT90 Temperatura ugello: 220-240 °C Temperatura piano riscaldato: 55-75 °C Piastre di stampa consigliate: PA Nylon e Satinato Essiccazione prima della stampa: non necessaria (solo quando si verificano problemi come lo stringing o l’intasamento dell’ugello)

Utilizzo ottimale

Infine, ecco alcuni consigli per un utilizzo ottimale. Ovviamente, il vantaggio principale è rappresentato dalle proprietà del materiale simili alla gomma. In generale, con questi filamenti si tende a stampare oggetti morbidi e pieghevoli. E perché no? Se stampati con poco riempimento, i modelli possono diventare molto morbidi (soprattutto con il riempimento di gyroid). Ricordiamo tuttavia l’elevata resistenza all’usura dei materiali TPU. Con il 100% di riempimento e in strati spessi, il materiale diventa praticamente indistruttibile. L’elevata resistenza meccanica può essere utilizzata per applicazioni industriali molto impegnative, ad esempio per la stampa di distanziali per macchinari pesanti, ecc. Un aspetto particolarmente interessante è l’opzione di riempimento a incastro di PrusaSlicer. Quando si stampa sulla XL multitool, questo riempimento crea una connessione molto forte tra le parti flessibili e rigide.

 

Varie cinghie e parti pieghevoli Impugnature robuste (Prusa Bow Grip)
Coperture per bordi taglienti: L’elevata resistenza all’usura del TPU 95A è ideale per la copertura di sci, pattini, ecc. Protezione cavi di Michal Fanta: un altro buon caso d’uso per mostrare un’elevata resistenza meccanica
Ruote Custom per macchine RC di Prusa3D e Anton Custodie protettive per telefono di AntonySHOT
Fermaporte di Steve Soffiatore di pulizia (Prusa Air Blower)
Vari modelli aptici e strumenti per massaggi: Soft touch knobs di Rorys3D, strumenti per il massaggio di Anzea69291954, fidget toy di Prusa Polymers Parti di ricambio: Terminale per sifone da acquario di Fidelio

Che cos’è il TPU?

Volete approfondire le specifiche del materiale? Abbiamo tutti i dettagli! Il TPU, come polimero di base utilizzato per realizzare il nostro nuovo Prusament, è uno dei tipi di materiali flessibili più comuni utilizzati nella stampa 3D. Inoltre, l’intera famiglia fa parte di un gruppo molto più ampio di materiali flessibili chiamati TPE (elastomeri termoplastici). Il TPU è un copolimero a blocchi contenente segmenti duri (poliuretano) e morbidi (poliolo). Oltre che per l’elasticità, questo materiale è noto anche per la sua resistenza agli urti, all’abrasione, all’olio e al grasso. Per queste sue proprietà, viene utilizzato per la produzione di componenti nell’industria automobilistica, negli utensili elettrici, nei dispositivi medici, negli involucri esterni dei dispositivi elettronici e, in generale, ovunque sia richiesta un’elevata resistenza all’usura e agli urti. 

Illustrazione schematica dei componenti della catena polimerica del TPU e della loro struttura di fase. Fonte: Thermoplastic polyurethanes: synthesis, fabrication techniques, blends, composites, and applications – Scientific Figure on ResearchGate. Il TPU è facilmente stampabile, assorbe meno umidità e non si deforma come altri materiali TPE. Inoltre, aderisce molto bene (troppo bene, a dire il vero) alla superficie di stampa in PEI: per saperne di più, consultate la nostra guida ai materiali. Anche se la maggior parte degli utenti usa il TPU per le sue proprietà flessibili, alcuni dimenticano che ha un’eccezionale resistenza all’usura. Quando viene stampato in strati spessi, il materiale diventa meno flessibile e praticamente indistruttibile. Può essere utilizzato per molti oggetti che altrimenti si deformerebbero in modo irreversibile o addirittura si romperebbero.

Durezza Shore

La durezza shore è un valore che ogni produttore di filamenti fornisce per descrivere la sua durezza, o morbidezza, per essere specifici (nel nostro caso, è 95A). Si tratta di un parametro misurato da un dispositivo chiamato durometro shore. Il durometro indica la morbidezza (o la durezza) del materiale misurando la profondità dell’impronta creata da uno spillo metallico spinto contro il materiale con una determinata forza. La durezza Shore può essere misurata su diverse scale, ma in questo caso utilizziamo la durezza Shore A. Nella scala A, i valori vanno da 0 a 100, dove alcuni dei materiali più morbidi sono gli elastici (20A) e i più duri sono materiali come le ruote degli skateboard (90-100A). I filamenti per la stampa 3D si trovano solitamente sul lato più duro dello spettro shore A (per lo più tra 85 e 100), poiché i materiali più duri sono più facili da stampare. In generale, più il filamento è morbido, più è facile che si aggrovigli negli ingranaggi dell’estrusore.

Scala di durezza Shore. Fonte: Smooth-On Su tutta la scala, il nostro TPU è un materiale piuttosto duro, ma tra i filamenti flessibili si colloca a metà strada. Il Prusament TPU 95A è molto morbido e pieghevole in strati sottili e molto duro e resistente in strati spessi (con riempimento solido).

Proprietà meccaniche

Un’ultima cosa: riteniamo che valga la pena di spiegare alcuni parametri tecnici di base che si possono trovare nella scheda tecnica. Alcuni parametri, infatti, sono impossibili da misurare (ad esempio, la resistenza all’urto Charpy a temperatura ambiente), alcuni metodi di prova sono diversi per i filamenti tenaci e ci sono pochi valori specifici per i materiali flessibili. Resistenza all’impatto Charpy: Non applicabile in quanto il TPU non si rompe a temperatura ambiente. Resistenza alla trazione: Si utilizzano la massima resistenza alla trazione e il massimo allungamento, secondo la norma ISO 37, specifica per i materiali in gomma. Temperatura di deformazione termica: Non sono stati utilizzati i valori di 0,45 MPa, ma è stato aggiunto il punto di ammorbidimento Vicat A (ISO 306). Durezza Shore: La durezza misurata è di circa 93A, a causa delle modifiche chimiche utilizzate durante il processo di produzione e delle cavità d’aria presenti negli oggetti di prova stampati in 3D. Abbiamo misurato anche la durezza Shore D per il confronto. Compressione impostata a deflessione costante [%]: È un valore difficile da comprendere. Può sembrare che l’oggetto si deformi di decine di punti percentuali. Ma come funziona in realtà? L’oggetto di prova viene compresso del 10% in determinate condizioni (tempo e temperatura). Poi si lascia che il modello si rilassi e si misura la differenza di dimensioni. Quindi, quando nella scheda tecnica si parla di una deformazione del 33,5%, non si tratta semplicemente del 33,5% dell’intero oggetto di prova. Il 33,5% è invece calcolato sul 10% dell’oggetto. Ecco un esempio: l’oggetto di prova (ipotetico) ha 10 mm e viene schiacciato del 10% fino a 9 mm. Dopo il rilassamento, la dimensione dell’oggetto è di 9,665 mm. Il 33,5% rappresenta 0,335 mm rispetto al 10% (1 mm). Tutto molto semplice. 😊

Fidget toy di Prusa Polymers

Sono stati molti i dettagli tecnici – spero che vi siano stati utili! Si potrebbe facilmente dire: “”Che c’è di strano? È solo un altro TPU”, ma come potete vedere, anche con qualcosa di così elementare come il TPU, si possono fare molte cose per renderlo davvero sorprendente. Allora, vi piace il nostro nuovo Prusament? Non dimenticate di farcelo sapere nei commenti. Buona stampa!