TPU SMP - 4D-Filament

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.

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.

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.