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Pourquoi le TPU est un élastomère si unique pour l'impression 3D. Les avantages du TPU, comme la résistance aux produits chimiques et à l'abrasion.
Créé dans un laboratoire allemand en 1937, le polyuréthane thermoplastique (TPU) est aujourd'hui l'un de ces matériaux plastiques omniprésents qui couvre de nombreuses technologies de fabrication industrielle, en raison de la possibilité de façonner le matériau hautement malléable via une source de chaleur en d'innombrables formes et structures pour un large gamme d'applications. Il est facile de comprendre pourquoi le TPU est si populaire dans l'impression 3D ainsi que dans d'autres types de fabrication traditionnels, et pourquoi il est devenu un standard de l'industrie, quelle que soit la méthode.
Composé de copolymères segmentés, le TPU est unique dans sa composition chimique. Présentant une juxtaposition contrastée au niveau de ses composants, cet élastomère présente un segment souple, ainsi qu'un segment plus rigide. Combinés, ces éléments créent la texture caoutchouteuse trouvée dans le TPU, ce qui conduit à la simplicité du traitement, ainsi qu'à l'attrait massif du matériau.
Avec des racines profondes dans la fabrication traditionnelle, les concepteurs et les ingénieurs continuent de s'appuyer sur ce mélange spécial de thermoplastiques de haute qualité pour des méthodes telles que le moulage par injection. Des conceptions de moules courantes peuvent être utilisées pour créer des pièces avec du TPU ; cependant, une poignée d'additifs peut être envisagée pour de meilleurs résultats, ainsi que des processus tels que le séchage préalable du matériau, le moulage et le temps passé au post-traitement.
Les avantages—par où commencer ?
Shapeways imprime en 3D le TPU via les technologies Multi Jet Fusion (MJF) et Selective Laser Sintering (SLS), offrant de multiples avantages par rapport aux autres élastomères. La résistance est en tête de liste pour la production de pièces durables destinées à résister à l'épreuve du temps. Le TPU est très résistant aux chocs et à l'usure, mais offre également une excellente résistance à l'abrasion, une propriété essentielle pour les pièces mécaniques qui devraient résister à des années de frottement lorsque les pièces se frottent les unes contre les autres pendant l'utilisation et peuvent commencer à se dégrader. La capacité de résister aux produits chimiques, aux huiles et aux solvants, aux intempéries et à la chaleur, fait également du TPU un excellent choix pour l'impression 3D et l'utilisation industrielle ultérieure.
D'autres fonctionnalités intéressantes incluent :
Allongement élevé à la rupture – Caractéristique du matériau mesurée en comparant l'endroit où une pièce se casse après avoir été tendue, par rapport à sa longueur d'origine, le TPU se démarque des autres. Doté d'un allongement à la rupture ou d'une ductilité exponentiellement plus élevé que les autres matériaux d'impression 3D en raison de son élasticité, le TPU est particulièrement utile dans les applications critiques car il est à la fois flexible et résistant et capable de supporter une déformation substantielle de sa forme sans se casser. Résistance à la traction supérieure – Définie par la force de traction qu'une pièce peut supporter avant de se fracturer, la résistance à la traction est mesurée par des unités de pression appelées mégapascals (MPa). Avec une résistance à la traction élevée allant jusqu'à 60 MPa, associée à une bonne flexibilité, le TPU peut être utilisé pour des pièces hautes performances censées résister à une utilisation rigoureuse. Excellente capacité de charge – Il s'agit d'une mesure importante car elle témoigne du poids d'un Le matériel d'impression 3D peut gérer avant qu'il ne tombe en panne. La capacité de charge est un facteur extrêmement important pour les applications nécessitant des produits hautes performances censés durer, y compris des pièces plus grandes ainsi que des dispositifs mécaniques plus petits tels que des tubes, des tuyaux et des joints.
Avec la possibilité d'imprimer des produits hautement flexibles et imbriqués ainsi que des pièces industrielles à grande échelle, les impressions 3D SLS et MJF offrent également une plus grande liberté de conception. Cela est principalement dû à un système sophistiqué qui élimine le besoin de supports lors de l'impression 3D, ce qui signifie que les concepteurs ne sont pas limités par le souci de figurer dans des structures de support complexes.
Impression 3D TPU avec technologie Multi Jet Fusion
Shapeways propose la Multi Jet Fusion (MJF) pour l'impression 3D Ultrasint® TPU 01, résultant en des prototypes et des pièces robustes, avec de fortes propriétés mécaniques. Comme l'impression 3D SLS, le MJF est à base de poudre ; cependant, il ne repose pas sur la chaleur du laser pour faire fondre les couches ensemble. Au lieu de cela, une couche de poudre est déposée après l'autre, 80 microns à la fois, avec un réseau à jet d'encre se déplaçant d'avant en arrière projetant des agents de fusion pour fusionner les particules de poudre ensemble, et des agents de détail pour assurer de bons détails et une texture de surface lisse.
Comme les couches fondent rapidement grâce à la chaleur thermique avec l'impression 3D MJF, les pièces résultantes sont stables et bien définies. Un système de refroidissement autonome permet également d'éliminer les problèmes tels que le gauchissement, le rétrécissement ou la défaillance globale des pièces.
Directives de conception
Pour ce matériau, les modèles 3D doivent respecter les tailles minimales et maximales suivantes de la boîte englobante :
Boîte englobante MinAu moins 1 dimension existante supérieure à 19 mmBonding Box Max284 × 380 × 380mm
Ce matériau d'impression 3D est disponible dans une finition grise et naturelle. Découvrez plus en détail les consignes de conception du TPU ici.
TPU d'impression 3D avec technologie de frittage laser sélectif
Dotée de puissance et de vitesse, la technologie d'impression 3D SLS permet à Shapeways d'imprimer en 3D des pièces en TPU très précises et détaillées, avec des surfaces lisses. L'une des plus anciennes technologies d'impression 3D – à part l'impression 3D SLA – SLS est une sous-catégorie de la fusion sur lit de poudre et est fortement utilisée pour les prototypes rapides et les pièces finales hautement fonctionnelles.
Le processus est mis en mouvement lorsqu'une petite quantité de poudre est dispersée sur le lit d'impression SLS. Un laser haute puissance trace la forme de la conception 3D dans la poudre car chaque couche est imprimée en 3D et fusionnée à une température élevée juste en dessous du point de fusion.
Directives de conception
Pour ce matériau, les modèles 3D doivent respecter les tailles minimales et maximales suivantes de la boîte englobante :
Boîte englobante Min15 x 15 x 0,7 mmX YZ ≥ 15,0 mmBoîte englobante Max200 x 200 x 200 mm
Ce matériau d'impression 3D est disponible en blanc, avec une finition mate standard. Explorez plus en détail les directives de conception pour l'impression 3D de TPU avec la technologie SLS ici.
Applications typiques du polyuréthane thermoplastique
Automobile
Alors que l'industrie automobile utilise l'impression 3D depuis des décennies dans le prototypage, ainsi que des pièces fonctionnelles pour l'intérieur et l'extérieur des véhicules, le TPU permet la conception de composants véritablement personnalisés, permettant un confort spécifique au consommateur. Bien que ces options puissent devenir beaucoup plus détaillées à l'avenir, les fabricants d'aujourd'hui travaillent dur non seulement en utilisant la fabrication additive pour les composants critiques, mais aussi en se concentrant sur les conducteurs eux-mêmes et en développant de nouveaux luxes comme des appuie-tête et des sièges personnalisés. Le TPU est souvent choisi pour ces pièces en raison de sa polyvalence en termes de douceur pour une pièce, mais de dureté et de fonctionnalité pour une autre. Il existe également une variété de finitions différentes pour les applications automobiles.
Accessoires grand public
L'industrie de l'impression 3D est bien connue pour étendre les options aux consommateurs dans le domaine des accessoires, principalement en raison de l'énorme potentiel offert par une liberté de conception accrue et la possibilité de personnaliser. Cela est particulièrement vrai pour des articles comme les étuis pour smartphones, permettant aux clients de personnaliser complètement un article, ajoutant des touches excitantes et uniques à un produit dont il est pratiquement impossible pour la plupart des gens de se passer aujourd'hui. De plus, ces articles sont suffisamment durables pour durer des années. Le TPU est également un excellent choix pour ajouter de la qualité et de la personnalisation à des articles hautement fonctionnels tels que les systèmes à prise souple et les tapis en caoutchouc.
Chaussure
L'impression 3D a eu un impact puissant dans l'industrie de la chaussure, et à plusieurs niveaux. Les designers travaillant depuis leur studio ou leur domicile peuvent créer de nouveaux designs créatifs et respectueux de l'environnement à la demande et les envoyer à Shapeways pour des services d'impression 3D. Les grandes entreprises utilisent des matériaux comme le TPU pour maximiser les conceptions de chaussures de course épiques et futuristes avec une gamme de fonctionnalités destinées à propulser les athlètes et les porteurs de tous les jours vers l'avant en termes de confort et d'endurance.
Il existe également un potentiel d'ajustement incroyablement personnalisé dans les chaussures, à commencer par des semelles intérieures qui peuvent être imprimées en 3D pour encourager un meilleur soutien et une démarche équilibrée, ainsi que des orthèses qui peuvent être ajustées et redimensionnées facilement selon les besoins. Avec une production rapide en impression 3D, des produits de chaussures plus durables peuvent être fabriqués, qui sont également plus flexibles et plus légers. La numérisation 3D joue un rôle dans une grande partie de l'industrie de la chaussure, car les mensurations de l'utilisateur peuvent être numérisées rapidement, ce qui permet des progrès sans précédent en matière de confort, plutôt que de s'attendre à ce que quelqu'un rentre dans une taille typique ou quelque part entre les deux.
Équipement médical
Autre domaine où l'impression 3D offre un impact énorme, le TPU est à l'origine de la production de nombreux dispositifs médicaux présentant des géométries complexes et légères qui n'auraient peut-être pas été possibles auparavant avec la fabrication traditionnelle. Des produits tels que les appareils dentaires, les prothèses et les implants peuvent être imprimés en 3D après la prise de scans 3D des patients, leur offrant ainsi des dispositifs sûrs et personnalisés capables de résister à une utilisation quotidienne à long terme sans provoquer d'irritation de la peau. Pour les enfants portant des prothèses ou des orthèses, c'est une aubaine incroyable, avec des ajustements prenant une fraction du temps et sans inconfort. Bien que de tels appareils aient mis des semaines, voire des mois, à arriver auparavant, à grands frais, ils peuvent désormais être fabriqués rapidement et des modifications peuvent également être apportées rapidement aux conceptions.
Robotique
Le TPU convient également à la robotique, et en particulier aux applications plus souples qui peuvent nécessiter des pièces extrêmement flexibles telles que des connecteurs, des actionneurs et des doigts, des bras et des pinces flexibles simulés pour effectuer des tâches, que ce soit sur une chaîne de production ou au niveau individuel. Ce matériau peut également être utilisé pour les pneus et autres accessoires attachés aux robots en mouvement, ainsi que ceux qui peuvent effectuer eux-mêmes des activités d'impression 3D.
Équipement de sport
En raison de la nature protectrice des équipements de sport, la technologie d'impression 3D avec TPU peut jouer un rôle très important pour aider à prévenir les blessures chez les joueurs. Utilisant des structures en treillis pour une résistance intérieure et une absorption incroyable à l'impact, les équipements de protection imprimés en 3D peuvent inclure des casques, des protections, etc., tous avec le potentiel d'être fortement personnalisés pour le confort et la sécurité de l'athlète.
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Pour un délai d'exécution plus rapide et une production hautement personnalisée, quel que soit le volume, contactez Shapeways pour en savoir plus sur l'impression 3D à la demande. Permettant aux fabricants de tenir un inventaire numérique de leur stock ou de leurs pièces de rechange, l'impression à la demande signifie réduire ou dire au revoir à l'espace d'entrepôt.
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À propos de Shapeways
Profitez des avantages de cette technologie de pointe et d'une large gamme de matériaux de Shapeways pour l'impression 3D de vos créations avec précision, détails complexes, et sans minimum ni limite en termes de personnalisation de masse ou de commandes de pièces uniques. Shapeways a travaillé avec plus d'un million de clients dans 160 pays pour imprimer en 3D plus de 21 millions de pièces ! Lisez les études de cas, apprenez-en plus sur les solutions Shapeways et obtenez des devis instantanés ici.
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