TPU SMP - 4D-Filament
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TPU SMP - 4D-Filament

CONV-TPU-SMP-175-300
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Convena ist Europas größter unabhängiger Händler von Fluorpolymeren und bietet Materialien in verschiedenen Formaten wie Pulver, Granulat oder Filamente an. Fluorpolymere sind Hochleistungspolymere, die aufgrund ihres hohen Fluorgehalts eine besonders gute chemische Beständigkeit gegenüber fast allen Säuren, Basen und Lösungsmitteln aufweisen.

Die von Convena vertriebenen Filamente werden aus Rohstoffen höchster Qualität hergestellt, und alle Produkte unterliegen strengen Kontrollen, um leistungsstarke Lösungen zu bieten.

Das Portfolio an FDM-3D-Druckfilamenten umfasst die innovativsten Materialien auf dem Markt, darunter TPU SMP, auch bekannt als 4D-Filament.

Das TPU SMP-Filament verdankt seinen Namen der Shape Memory Polymer-Technologie. Es handelt sich um ein spezielles Filament mit einer TPU-basierten Zusammensetzung, die es ermöglicht, die Form von 3D-gedruckten Teilen nachzubearbeiten.

TPU SMP-Filament.

Bild 1: TPU SMP-Filament. Quelle: Convena.

TPU (thermoplastisches Polyurethan) ist ein weit verbreitetes Material in Filamentform für den FDM-3D-Druck. Dieses elastomere Polymer zeichnet sich durch seine hohe Beständigkeit gegen Abrieb, bestimmte chemische Elemente, UV-Strahlung und niedrige Temperaturen aus, was es zu einem Material macht, das in einer Vielzahl von Sektoren für die Herstellung von Teilen verwendet wird, die zusätzlich zu den oben beschriebenen Eigenschaften eine gute Stoßdämpfung erfordern.

Mit dem TPU-SMP-Filament ist es gelungen, ein neues Material zu entwickeln, das bei Raumtemperatur steif bleibt und bei Erreichen seiner Glasübergangstemperatur besondere Eigenschaften aufweist.

4D-Filament

Dank seiner besonderen Zusammensetzung und der Shape-Memory-Polymer-Technologie können 3D-gedruckte Teile mit SMP-TPU-Filament manuell verändert werden, so dass sie eine andere Form annehmen und diese im Laufe der Zeit beibehalten können. Dazu muss das 3D-gedruckte Teil die Glasübergangstemperatur des Materials erreichen. An diesem Punkt ändern sich die elastischen Eigenschaften des Materials drastisch.

Dank dieser Eigenschaft gilt das TPU-SMP-Filament als das erste 3D-Druck-Filament, das von Experten als 4D bezeichnet wird, was sich auf eine vierte Dimension bezieht, die bei der Nachbearbeitung von 3D-Druckteilen mit diesem Material erreicht wird.

Video 1: Demonstration des SMP-TPU-Formänderungsverfahrens. Quelle: Convena.

Um die Form eines mit SMP-TPU-Filament gedruckten 3D-Teils zu ändern, wird das 3D-Druckteil in einen Behälter mit heißem Wasser gelegt, bis es seine Glasübergangstemperatur erreicht. An diesem Punkt wird das Teil weich und der Benutzer kann seine Form leicht ändern. Sobald es abgekühlt ist, behält das Teil seine Form bei und bleibt stabil. Für weitere Informationen über die Nachbearbeitung von 3D-gedruckten Teilen mit SMP-TPU-Filament empfehlen wir, den Abschnitt "Verwendungstipps" des Produkts aufzurufen.

3D-Druckteil vor und nach der Nachbearbeitung

Bild 2: 3D-Druckteil vor und nach der Nachbearbeitung. Quelle: Convena.

Neben der Möglichkeit, die Form von 3D-gedruckten Teilen mit SMP-TPU-Filament zu verändern, besteht ein weiteres Unterscheidungsmerkmal darin, dass es möglich ist, die ursprüngliche Form durch Umkehrung des durchgeführten Prozesses wiederherzustellen. Dazu muss das modifizierte 3D-Druckteil wieder auf die Glasübergangstemperatur des Materials gebracht werden.

Wenn dies in heißem Wasser geschieht, kehrt das Teil innerhalb von Sekunden in seine ursprüngliche Form zurück. Durch dieses Verfahren wird der Stress, der durch die Anpassung der Form des Teils entsteht, beseitigt, und das Teil erhält seine ursprüngliche Form zurück. Das SMP-Filament erlaubt eine maximale Verformung von 400 % in Bezug auf die ursprüngliche Form des 3D-Druckteils.

Innovative Anwendungen

Dieses neuartige Filament eröffnet eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten in verschiedenen Sektoren, einschließlich potenzieller FuE-Einsätze in der Luft- und Raumfahrtindustrie und im medizinischen Bereich. In letzterem Bereich ist es möglich, Teile mit flachen Geometrien herzustellen, die später an verschiedene Körperteile wie Arme oder Beine angepasst werden können, so dass aus einem gemeinsamen Modell maßgeschneiderte Orthesen hergestellt werden können.

Allgemeine Informationen

Material TPU/TPE
Format 0.3 / 0.75 kg
Dichte 1.24 g/cm³
Durchmesser des Filaments 1.75 / 2.85 mm
Filament-Toleranz ±0.05 mm
Länge des Filaments (Ø 1.75 mm-0.3kg) ±100 m / (Ø 2.85 mm-0.75kg) ±154 m

Druckeigenschaften

Drucktemperatur 210-230 ºC
Basis-/Betttemperatur 0-45 ºC
Temperatur in der Kammer -
Schichtlüfter 80-100 %
Empfohlene Druckgeschwindigkeit 30-60 mm/s

Mechanische Eigenschaften

Izod-Schlagzähigkeit (JIS K 7110) 21 KJ/m²
Dehnung bei Bruch (JIS K 7161) 31 %
Zugfestigkeit (JIS K 7161) 16 MPa
Zugmodul (JIS K 7161) 570 MPa
Biegefestigkeit (JIS K 7171) 740 MPa
Biegemodul (JIS K 7171) 26 MPa
Oberflächenhärte Shore 57 A

Thermische Eigenschaften

Erweichungstemperatur 55 ºC

Spezifische Eigenschaften

Transparenz -
Helligkeitswert

Andere

HS Code 3916.9
Spulendurchmesser (außen) - mm
Spulendurchmesser (innen) - mm
Spulenbreite - mm

SMP verändert seine Form bei Temperaturen über 55 ºC. Daher müssen die mit diesem Material gedruckten 3D-Teile bei einer Temperatur von unter 55 Grad Celsius gehalten werden, um formstabil zu bleiben.

Es wird empfohlen, einen speziellen Klebstoff für den FDM-3D-Druck zu verwenden, z. B. PrintaFix von AprintaPRO, um die Haftung auf der Druckoberfläche zu verbessern, wenn die zu druckenden Modelle eine kleinere Grundfläche haben. Es ist zu beachten, dass Teile, die mit TPU-SMP-Filament 3D-gedruckt wurden, von der Druckoberfläche entfernt werden sollten, sobald die Betttemperatur unter 30 °C liegt, um eine mögliche Verformung zu vermeiden.

Nachbearbeitung

Um die Form von 3D-gedruckten Teilen mit SMP-TPU-Filament zu ändern, müssen die folgenden Schritte befolgt werden:

  1. Bereiten Sie Wasser über 55 Grad Celsius in einem Behälter vor.
  2. Legen Sie das 3D-Druckteil in den Behälter mit heißem Wasser.
  3. An diesem Punkt wird das 3D-gedruckte Teil weich und verformbar, so dass der Benutzer seine Form sehr leicht verändern kann. Die Verformbarkeit des Teils hängt weitgehend von der verwendeten Wandstärke ab.
  4. Indem man das 3D-gedruckte Teil aus dem Behälter entfernt, während es bei der Glasübergangstemperatur des Materials bleibt, kann man seine Form verändern. Es ist zu beachten, dass es mit zunehmender Abkühlung immer schwieriger wird, seine Form zu verändern.
  5. Nach dem Abkühlen behält das Stück die erreichte Form bei und bleibt stabil.

Prozess der Formveränderung mit TPU SMP.

Bild 1: Prozess der Formveränderung mit TPU SMP. Quelle: Convena.

Es ist möglich, das 3D-gedruckte Teil wieder in seine ursprüngliche Form zu bringen, indem man den oben beschriebenen Vorgang wiederholt. Legt man das verformte Teil in den Heißwasserbehälter, erreicht das Material die Glasübergangstemperatur und kehrt in seine ursprüngliche Form zurück.

Immobilien-Highlights

Drucktemperatur
210-230 ºC
Durchmesser des Filaments
1.75 / 2.85 mm
Dichte
1,24 g/cm³

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