El poliuretano termoplástico, o TPU, es un tipo de filamento termoplástico que destaca por su flexibilidad y su resistencia a la abrasión.
En la actualidad, se encuentra en uso en diversos procesos de fabricación, tanto en la esfera industrial como en la de consumo.
En algunas formulaciones, puede alcanzar una notable suavidad, no obstante, el TPU atesora una serie de beneficios y propiedades que lo hacen particularmente valioso.
Las piezas impresas en 3D con TPU son conocidas por su durabilidad y su capacidad para soportar temperaturas ambientales de hasta 80 grados Celsius.
El filamento de TPU exhibe una destacada resistencia a la abrasión, posee la capacidad de soportar impactos y muestra una notable resistencia a diversos productos químicos.
Su versatilidad lo convierte en una elección de primer orden en diversas industrias.
Se pueden identificar distintas variantes de material TPU, pero, en términos generales, estas pueden clasificarse en dos categorías principales: Poliuretano de Poliéter y Poliuretano de Poliéster, ambas con características específicas para satisfacer necesidades particulares.
Características de TPU
| Características | TPU |
| Durabilidad | Alta |
| Resistencia | Alta |
| Flexibilidad | Muy alta |
| Resistencia | |
| Resistencia a la abrasión | Alta |
| Resistencia química | Media-alta |
| Resistencia al agua | Media |
| Temperaturas | |
| Temperatura de la boquilla | 220 – 250 °C |
| Cama caliente | Hasta 60 °C |
Características del Filamento de TPU
El filamento de TPU se distingue por una serie de atributos que lo convierten en una elección sobresaliente para una amplia variedad de aplicaciones.
Es resistente a la abrasión, al aceite, a productos químicos y al desgaste, lo que lo convierte en una opción ideal para industrias como la automoción.
Las piezas impresas en TPU mantienen su integridad incluso en condiciones de bajas temperaturas, evitando volverse quebradizas y difíciles de manipular.
Comparado con el TPE, otro filamento flexible, el TPU resulta más sencillo de imprimir y conserva sus propiedades elásticas a temperaturas más bajas.
Asimismo, el TPU presenta una mayor resistencia a la abrasión y una mayor tolerancia a aceites y grasas.
A diferencia de otros termoplásticos más rígidos, el filamento de TPU ofrece cualidades notables que incluyen flexibilidad y conformidad.
Además, destaca por una excelente adhesión entre capas, evitando problemas de rizado o delaminación durante el proceso de impresión 3D.
Dureza y Elasticidad
La dureza del TPU puede variar en función de la mezcla de polímeros utilizada.
Para la extrusión del filamento de TPU, se requieren temperaturas entre 220 y 250 grados Celsius. Si bien no es necesario contar con una plataforma de construcción caliente, en caso de utilizarla, la temperatura no debe exceder los 60 grados Celsius.
El sistema de extrusión debe ser capaz de manejar materiales flexibles y compresibles a una temperatura constante de 250 grados.
Flexibilidad
La flexibilidad del TPU es excelente, y esto puede ser ajustado a través de la configuración del software de impresión 3D.
La elección de un bajo nivel de relleno resulta en un diseño impreso en 3D más flexible, lo que permite la creación de objetos con distintos niveles de elasticidad o rigidez.
En términos de impresión 3D, el filamento de TPU demanda una mayor cantidad de energía que muchos otros materiales, no obstante, en comparación con otros materiales, no se enfrenta a problemas de deformación causados por el choque térmico.
Con esta información, el TPU se posiciona como un material esencial en el mundo de la impresión 3D, otorgando la capacidad de crear piezas duraderas y flexibles en una amplia variedad de aplicaciones.
Desventajas del TPU
El TPU presenta ciertos desafíos a la hora de su impresión en comparación con otros tipos de filamento, principalmente debido a su flexibilidad.
5 consejos para la impresión 3D con material TPU Es fundamental comprender tanto los puntos fuertes como las limitaciones al trabajar con el filamento TPU en impresión 3D.
¿Cómo puedes sacar el máximo partido a este material?
Es esencial tener en cuenta las posibles complicaciones antes de embarcarte en un proyecto de impresión 3D con TPU, para que estés debidamente preparado.
Ajuste de la velocidad de avance
Suele ser recomendable emplear una velocidad de avance constante y moderada al imprimir con filamentos flexibles en 3D.
Esto se debe a que el material es elástico y puede volverse difícil de controlar si se producen cambios bruscos en la velocidad de impresión.
Aumentar la velocidad de impresión puede resultar en una compresión del filamento, lo que podría llevar a atascos.
A menudo, se requieren varios intentos para encontrar la velocidad de impresión óptima para el TPU en impresión 3D.
No obstante, un punto de partida seguro es una velocidad de 35 mm/s.
Para lograr esto utilizando el material TPU, imprime con capas más delgadas, asegurándote de que estén en el rango de 0.1 mm a 0.2 mm.
Las capas más delgadas requieren menos plástico, lo que significa que la extrusora alimenta a una velocidad más baja, aliviando la tensión sobre el filamento.
Empleo de tolerancias negativas y evitación de las balsas
Cuando diseñes una pieza flexible que deba encajar sobre otro objeto, considera utilizar una tolerancia negativa entre las piezas.
Esto garantizará que la parte flexible pueda ajustarse cómodamente sobre el otro objeto.
En el caso de filamentos flexibles como el TPU, es esencial evitar el uso de balsas.
Las balsas pueden causar problemas debido a las velocidades de extrusión más altas en las capas base.
Optimización de la configuración de retracción
Dado que el TPU es un material flexible y elástico, es especialmente sensible a movimientos rápidos como las retracciones.
Por lo tanto, para lograr una impresión 3D exitosa con filamento TPU, es crucial optimizar la configuración de retracción para minimizar los movimientos.
Comienza con una cantidad reducida de retracción y utiliza una velocidad más baja para prevenir cualquier posible fuga de material del extremo caliente.
Reducción de la distancia
Generalmente se prefiere la impresión 3D de materiales flexibles con una extrusora de accionamiento directo, pero resultados similares se pueden obtener con la configuración adecuada en una impresora 3D con extrusora tipo Bowden.
Asegúrate de que la trayectoria por la que se desplaza el filamento hacia la zona de fusión tenga tolerancias ajustadas para evitar torceduras o enredos.
Ubicación del carrete
Pequeños ajustes en la ubicación del carrete pueden marcar la diferencia.
Normalmente, la rueda de tracción de la extrusora tira del filamento hacia la boquilla, lo que provoca un desenrollado ligeramente excesivo del carrete de filamento.
Sin embargo, como el TPU es elástico, el filamento se estira mientras se tira, lo que podría resultar en subextrusión.
Por lo tanto, coloca el carrete en la impresora de manera que el filamento se desenrolle hacia abajo para reducir cualquier resistencia.
Sectores que Emplean el Material TPU en Impresión 3D
Diversos sectores industriales se benefician del uso del material TPU en la impresión 3D, aprovechando sus valiosas características para obtener ventajas significativas.
Artículos Deportivos y Calzado
El mundo de los artículos deportivos demanda soluciones flexibles y resistentes, y el TPU se presenta como la elección ideal.
Desde equipamiento de entrenamiento hasta artículos acuáticos y maquinaria de gimnasio, este material se ha ganado un lugar destacado.
El calzado deportivo, sometido a bajas temperaturas, flexibilidad y la necesidad de ser resistente al agua y a productos químicos, halla en la impresión 3D con TPU la respuesta a sus desafíos.
SLEM y su Exploración de Calzado Impreso en 3D
SLEM, un centro de innovación y educación dedicado al ámbito del calzado, ha entablado colaboración con nosotros en un proyecto de impresión 3D orientado al calzado.
El propósito radica en la investigación de estrategias para minimizar el desperdicio de material, al tiempo que se exploran enfoques tanto novedosos como consagrados para la rápida personalización de modelos digitales según las necesidades de cada cliente.
El análisis llevado a cabo por SLEM ha confirmado que tecnologías como la FDM y otros métodos, como la producción de FFF, representan la opción más eficiente para personalizar suelas.
Los zapatos resultantes son especialmente efectivos para adaptar el diseño de las suelas a las necesidades particulares de los usuarios, abarcando aspectos como la forma, la comodidad, el rendimiento y aplicaciones específicas en deportes.
La visión a largo plazo de las empresas de calzado apunta a la capacidad de transformar rápidamente los datos del cliente en productos finales, con impresión, optimización, producción y entrega de suelas en un solo día.
Esto marcaría un cambio revolucionario en la industria del calzado, permitiendo una personalización instantánea y una satisfacción del cliente sin precedentes.
Aeroespacial
La industria aeroespacial no se queda atrás en la adopción de la impresión 3D con TPU, habiendo comprendido plenamente su potencial.
Este material se emplea en paneles de control y sensores, entre otras aplicaciones en el ámbito aeroespacial.
Automoción
El sector automotriz ha abrazado el TPU y lo ha incorporado en su proceso de fabricación de vehículos, registrando un aumento significativo en su utilización en años recientes.
Como resultado, se encuentra en paneles de control, sensores, palancas y diversas áreas dentro de la industria automotriz.
La impresión 3D con TPU contribuye a mejorar la eficiencia y la versatilidad en la fabricación de automóviles.
