sehr weiches TPU Pulver, SLS Bauteile aus TPU, Shore Härte 55, 3D Druck mit TPU
Sehr weiches TPU Pulver; gummielastische 3D-Bauteile, Shore Härte 55
Durch einen innovativen Herstellungsprozess und eine neuartige Nachbehandlung der SLS Pulver ist es uns möglich sehr weiche TPU Pulver für den SLS Prozess zur Verfügung zu stellen. Im Vergleich zu den Kunststoffpulvern von Mitanbietern bietet unser TPU SLS Pulver folgende entscheidende Vorteile:
- Sphärische Partikelform
- Enge Partikelgrößenverteilung, D[V, 90] = 96 µm
- Optimierte Rieselfähigkeit
- Keine Rauchentwicklung während der Verarbeitung
- 100 % wiederverwendbar
- Sehr weiches Materialverhalten (Shore Härte A 55)
- Angenehme Haptik
- Bruchdehnung von mindestens 450 %
- Hydrolysebeständig
- UV-Beständig
- Weiße oder schwarze Bauteile möglich
Das weiche thermoplastische Polyurethan Pulver für den SLS Prozess weist kugelförmige Partikelformen und damit eine bestmögliche Rieselfähigkeit auf. Anders als bei vielen anderen SLS TPU Pulvern kommt es bei der Verarbeitung nicht zu einer Rauchentwicklung, welche die Anlage beeinträchtigen könnte. Somit sind keine Umbauten oder aufwendige Reinigungen an bestehenden SLS Anlagen notwendig. Da das Material thermisch nicht wesentlich altert, ist unser TPU SLS Pulver zu 100 % wiederverwendbar, was einen erheblichen wirtschaftlichen und ökologischen Vorteil bringt. Das sehr weiche TPU SLS Material bietet eine sehr angenehme Haptik und eignet sich somit optimal für Anwendungen im Orthopädiebereich, für Armbänder oder Produktionshilfen. Die gummiähnlichen Eigenschaften mit einer Bruchdehnung von mindestens 450 % sind vergleichbar zu spritzgegossenen TPU Bauteilen. Zusätzlich ist das SLS TPU Bauteil hydrolysefrei und somit bis 60° waschbar und UV-beständig. Für die Anwendung in leistungsschwachen SLS Anlagen bieten wir das TPU absorptionsoptimiert, in schwarz an.
3D Druck mit TPU:Weiches TPU für Armband, Schuhsole, etc., hier als elastisches Chainmail mit angenehmer Haptik.
Nahaufnahme kugelförmiger TPU Pulverpartikel im Größenvergleich zu einem menschlichen Haar.
Polyamid 12 als etablierter Werkstoff für den SLS Prozess
Während sich für das selektive Lasersintern (LS, SLS) hauptsächlich das bereits durch die Herstellung sphärische Polyamid 12 Pulver (PA12) etabliert hat, kommen aktuell mehr und mehr neue und alternative Werkstoffe für das SLS auf den Markt. Im Rahmen eines chemischen Fällungsprozesses polymerisiert Polyamid 12 zu bohnenähnlichen Partikeln. Mit einer Partikelgrößenverteilung von D[V, 90] = 88 µm eignet sich PA12 besonders gut für einen schichtweisen, additiven Fertigungsprozess mit einer Schichtdicke von 100 µm. Nachteilig beim PA12 ist die thermooxidative Alterung des Kunststoffes. Aus diesem Grund muss dieses Pulver üblicherweise zu 50 Gew.-% aufgefrischt werden.
Komplexes PA12 Bauteil als Lampenschirm mit komplexen Designelementen [Designed by Roman Rainer Schmid, www.romanreiner.com]
Nahaufnahme PA12 SLS Pulver mit typischer Kartoffel- oder Bohnenähnlichen Partikelform.
Was ist mit gummi-elastischen Werkstoffen für den SLS Prozess?
Thermoplastische Polyurethane (TPU’s) stellen eine sehr interessante Werkstoffgruppe der Thermoplaste dar, welche spritzgegossen gummiähnliche Eigenschaften aufweisen. TPU’S können je nach chemischer Ausrichtung zwischen sehr hart und sehr weich variieren. Für die Verarbeitung im SLS haben sich hauptsächlich harte TPU Sorten mit einer Shore Härte A von 90 etabliert. Weiches TPU SLS Pulver war bislang nicht möglich herzustellen.
Beispiel für ein hartes TPU SLS Pulver: Anwendung als feinstrukturierte Schuhsole/ Midsole aus dem 3D Druck mit TPU.
TPU-Sorten mit hohen Shore Härten A (wie z.B. 80 -90) eignen sich gut für dünne Strukturen die durch ihre feine Geometrie eine „weiche“ Kinematik ermöglichen. SLS Bauteile aus TPU mit hoher Shore Härte werden bereits vielfach eingesetzt für Schuhsolen, Midsoles, Dichtungen und ähnliches. Wenn jedoch der zur Verfügung stehende Platz oder eine weiche Haptik gewünscht ist, kommen harte TPU’s nicht in Frage.
Warum bisher kein sehr weiches TPU Pulver für das selektive Lasersintern?
Bei der herkömmlichen Pulverherstellung ist eine gewisse Steifigkeit und Härte des Grundwerkstoffes notwendig, um eine definierte Partikelform auszubilden. Das TPU wird mittels flüssigem Stickstoff stark heruntergekühlt, um es zu vermahlen. Auf diesem Weg ist es möglich Elastomerpulver aus TPU mit Shore Härten von ca. 80 und höher zu fertigen, wobei die Pulverpartikel eine sehr kantige Form aufweisen. Mit weicheren TPU (z.B. Shore Härte 55) war ein solches Vermahlen bisher nicht möglich.
Schematische Darstellung der Pulverpartikelform wie sie bei der kryogenen Vermahlung TPU mit hoher Shore Härte entsteht.
Schematische Darstellung der Pulverpartikelform unseres weichen TPU SLS Pulvers. Die Kugelförmigkeit ermöglicht beste Riesel- und Pulverauftragseigenschaften (Shore Härte 55). Die Kugelförmigkeit ermöglicht beste Riesel- und Pulverauftragseigenschaften im SLS Prozess.
Sehr weiches TPU Pulver, was ist damit möglich?
Das SLS Verfahren ermöglicht die Fertigung von sehr komplexen Strukturen, ohne die Notwendigkeit von Stützstrukturen. Somit sind nicht nur interessante Designelemente, sondern ganze textile Strukturen im 3D-Druck mit TPU möglich. Gleichzeitig fühlt sich ein SLS Bauteil aus weichem TPU auch sehr angenehm auf der Haut an. Orthopädische Einlagen, Schuhsolen und Schmuckwaren sind genauso möglich wie die 3D-Fertigung von technischen Dämpfern, TPU Dichtungen und anderen SLS Bauteilen aus TPU.
Mögliche SLS Bauteile im 3D Druck mit TPU:
- 3D-strukturierte TPU Schuhsolen
- Komplexe 3D Midsoles aus TPU
- Orthopädisch individuelle TPU Einlagen
- TPU Armbänder für Produktionshilfen
- TPU Dämpferelemente
- Anlagenfüße aus TPU
- Textilien aus TPU Mesh
Wir forschen und entwickeln an der Umsetzung der Prozessfähigkeit weicher TPU’s für den SLS Prozess
Da jedes Material im SLS Prozess eine sehr feine Parameterabstimmung hinsichtlich der Laserleistung, Belichtungsparameter, Prozesstemperatur und vieles mehr benötigt, erforschen und entwickeln wir passende Prozessparameter und optimale Pulverzusammensetzungen, um das weiche TPU Material optimal dem selektiven Lasersinterprozess zugänglich zu machen.
Gerne untersuchen wir mit Ihnen zusammen die Möglichkeiten ein passendes Material für Ihre SLS Anlage zu entwickeln, sodass auch Sie SLS Bauteile aus sehr weichem TPU fertigen können.
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