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TPU SMP - Filament 4D

Ref.: CONV-TPU-SMP-175-300

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Convena est le plus grand trader indépendant de polymères fluorés en Europe, proposant des matériaux sous différents formats tels que la poudre, les granulés ou les filaments. Les fluoropolymères sont des polymères de haute performance qui présentent une résistance chimique particulièrement bonne à presque tous les acides, bases et solvants en raison de leur forte teneur en fluor.

Les filaments distribués par Convena sont fabriqués à partir de matières premières de la plus haute qualité, et tous ses produits sont soumis à des contrôles stricts afin d'offrir des solutions performantes.

Son portefeuille de filaments d'impression 3D FDM comprend les matériaux les plus innovants du marché, notamment le TPU SMP, également connu sous le nom de filament 4D.

Le filament TPU SMP doit son nom à la technologie Shape Memory Polymer. Il s'agit d'un filament spécial dont la composition à base de TPU permet de modifier, après traitement, la forme des pièces imprimées en 3D.

Filament TPU SMP

Image 1 : Filament TPU SMP. Source : Convena.

Le TPU (polyuréthane thermoplastique) est un matériau largement utilisé sous forme de filament pour l'impression 3D FDM. Ce polymère élastomère se caractérise par sa grande résistance à l'abrasion, à certains éléments chimiques, aux rayons UV et aux basses températures, ce qui en fait un matériau très utilisé dans une grande variété de secteurs pour la fabrication de pièces qui nécessitent une bonne absorption des impacts en plus des caractéristiques décrites ci-dessus.

Dans le cas du filament TPU SMP, il a été possible de développer un nouveau matériau qui reste rigide à température ambiante et offre des propriétés particulières lorsqu'il atteint sa température de transition vitreuse.

Filament 4D

Grâce à sa composition spéciale et à la technologie du Shape Memory Polymer, les pièces imprimées en 3D avec le filament SMP TPU peuvent être modifiées manuellement, ce qui leur permet d'acquérir une autre forme et de la conserver dans le temps. Pour ce faire, la pièce imprimée en 3D doit atteindre la température de transition vitreuse du matériau. À ce stade, les propriétés élastiques du matériau changent radicalement.

Grâce à cette caractéristique, le filament TPU SMP est considéré comme le premier filament d'impression 3D appelé 4D par les experts, en référence à une quatrième dimension obtenue lors du post-traitement des pièces imprimées en 3D avec ce matériau.

Vidéo 1 : Démonstration du processus de modification de la forme du SMP TPU. Source : Convena.

Le processus de modification de la forme d'une pièce imprimée en 3D avec le filament SMP TPU consiste à placer la pièce imprimée en 3D dans un récipient d'eau chaude jusqu'à ce qu'elle atteigne sa température de transition vitreuse. À ce stade, la pièce se ramollit et l'utilisateur peut facilement modifier sa forme. Une fois refroidie, la pièce conserve la forme acquise et reste stable. Pour plus d'informations sur le post-traitement des pièces imprimées en 3D avec le filament SMP TPU, nous vous recommandons d'accéder à la section "Conseils d'utilisation" du produit.

Pièce imprimée en 3D avant et après post-traitement

Image 2 : Pièce imprimée en 3D avant et après post-traitement. Source : Convena.

En plus de pouvoir modifier la forme des pièces imprimées en 3D avec le filament SMP TPU, une autre de ses caractéristiques différenciatrices est qu'il est possible de restaurer la forme originale en inversant le processus effectué. Pour ce faire, la pièce imprimée en 3D modifiée doit être ramenée à la température de transition vitreuse du matériau.

En effectuant cette opération dans de l'eau chaude, on peut voir la pièce reprendre sa forme initiale en quelques secondes. Ce processus élimine le stress ajouté par la personnalisation de la forme de la pièce, ce qui lui permet de retrouver sa forme initiale. Le filament SMP permet une déformation maximale de 400 % par rapport à la forme originale de la pièce imprimée en 3D.

Applications innovantes

Ce nouveau filament ouvre la porte à une myriade d'applications dans divers secteurs, notamment des utilisations potentielles en R&D dans l'industrie aérospatiale et le milieu médical. Dans ce dernier, il est possible de fabriquer des pièces à géométrie plate qui peuvent ensuite être adaptées à différentes parties du corps, comme les bras ou les jambes, ce qui permet de fabriquer des orthèses personnalisées à partir d'un modèle commun.

Informations générales
Matériau	TPU/TPE
Format	0.3 / 0.75 kg
Densité	1.24 g/cm³
Diamètre du filament	1.75 / 2.85 mm
Tolérance du filament	±0.05 mm
Longueur du filament	(Ø 1.75 mm-0.3kg) ±100 m / (Ø 2.85 mm-0.75kg) ±154 m

Propriétés d'impression
Température d'impression	210-230 ºC
Température de base	0-45 ºC
Température de la chambre	-
Fan de couche	80-100 %
Vitesse d'impression recommandée	30-60 mm/s

Propriétés mécaniques
Résistance au choc Izod	(JIS K 7110) 21 KJ/m²
Allongement à la rupture	(JIS K 7161) 31 %
Résistance à la traction	(JIS K 7161) 16 MPa
Module de traction	(JIS K 7161) 570 MPa
Résistance à la flexion	(JIS K 7171) 740 MPa
Module de flexion	(JIS K 7171) 26 MPa
Dureté de la surface	Shore 57 A

Propriétés thermiques
Température de ramollissement	55 ºC

Propriétés spécifiques
Transparence	-
Valeur de luminosité	✗

Autres
HS Code	3916.9
Diamètre bobine (extérieur)	- mm
Diamètre bobine (intérieur)	- mm
Largeur bobine	- mm

Le SMP change de forme à des températures supérieures à 55 ºC. Par conséquent, les pièces imprimées en 3D avec ce matériau doivent être maintenues à une température inférieure à 55 degrés Celsius pour rester dimensionnellement stables.

Il est recommandé d'utiliser un adhésif spécifique pour l'impression 3D FDM, tel que PrintaFix d'AprintaPRO, pour améliorer l'adhérence à la surface d'impression lorsque les modèles à imprimer ont une surface de base réduite. Il convient de noter que les pièces imprimées en 3D avec le filament TPU SMP doivent être retirées de la surface d'impression dès que la température du lit est inférieure à 30°C afin d'éviter toute déformation éventuelle.

Post-traitement

Pour modifier la forme des pièces imprimées en 3D avec le filament SMP TPU, il faut suivre les étapes suivantes :

Préparez de l'eau à plus de 55 degrés Celsius dans un récipient.
Placez la pièce imprimée en 3D dans le récipient contenant l'eau chaude.
À ce stade, la pièce imprimée en 3D se ramollit et devient malléable, permettant à l'utilisateur de modifier sa forme très facilement. La malléabilité de la pièce dépendra largement de l'épaisseur de la paroi utilisée.
En retirant la pièce imprimée en 3D du récipient, alors qu'elle est maintenue à la température de transition vitreuse du matériau, il est possible de modifier sa forme. Il faut noter qu'en refroidissant, il sera de plus en plus difficile de modifier sa forme.
Une fois refroidie, la pièce conservera la forme obtenue et restera stable.

Processus de modification de la forme avec TPU SMP.

Image 1 : Processus de modification de la forme avec TPU SMP. Source : Convena.

Il est possible de redonner à la pièce imprimée en 3D sa forme originale en répétant le processus ci-dessus. En plaçant la partie déformée dans le récipient d'eau chaude, le matériau atteindra la température de transition vitreuse et reprendra sa forme initiale.