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TPU SMP - Filamento 4D

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

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Convena è il più grande commerciante indipendente di fluoropolimeri in Europa, offrendo materiali in diversi formati come polvere, pellet o filamenti. I fluoropolimeri sono polimeri ad alte prestazioni che hanno una resistenza chimica particolarmente buona a quasi tutti gli acidi, le basi e i solventi grazie al loro alto contenuto di fluoro.

I filamenti distribuiti da Convena sono realizzati utilizzando materie prime della più alta qualità e tutti i loro prodotti sono sottoposti a rigorosi controlli per poter offrire soluzioni ad alte prestazioni.

All'interno della loro gamma di filamenti per la stampa 3D FDM si trovano i materiali più innovativi sul mercato, tra cui spicca il TPU SMP, un filamento noto anche come 4D.

Il filamento TPU SMP deve il suo nome alla tecnologia Shape Memory Polymer. È un filamento speciale con una composizione a base di TPU che permette una post-produzzione con cui modificare la forma dei pezzi stampati in 3D.

Filamento SMP.

Immagine 1: Filamento TPU SMP. Fonte: Convena.

Il TPU (poliuretano termoplastico) è un materiale ampiamente utilizzato sotto forma di filamento per la stampa 3D FDM. Questo polimero elastomero si caratterizza per la sua alta resistenza all'abrasione, a certi elementi chimici, ai raggi UV e alle basse temperature, quindi è un materiale molto impiegato in una grande varietà di settori per la produzione di pezzi che richiedono una buona assorbimento degli urti oltre alle caratteristiche sopra descritte.

Nel caso del filamento TPU SMP, è stato possibile sviluppare un materiale innovativo che rimane rigido a temperatura ambiente e offre proprietà speciali quando raggiunge la sua temperatura di transizione vetrosa.

Filamento 4D

Grazie alla sua speciale composizione e alla tecnologia Shape Memory Polymer, i pezzi stampati in 3D con il filamento TPU SMP possono essere modificati manualmente, permettendo di acquisire un'altra forma e mantenerla nel tempo. Per fare ciò, è necessario che il pezzo stampato in 3D raggiunga la temperatura di transizione vetrosa del materiale. In quel momento, le proprietà elastiche del materiale cambiano drasticamente.

Grazie a questa caratteristica, il filamento TPU SMP è considerato il primo filamento di stampa 3D denominato 4D dagli esperti, facendo riferimento a una quarta dimensione raggiunta nella post-produzione dei pezzi stampati in 3D con questo materiale.

Video 1: Dimostrazione del processo di modifica della forma del TPU SMP. Fonte: Convena.

Il processo di modifica della forma di un pezzo stampato in 3D con filamento TPU SMP consiste nell' introdurre il pezzo stampato in 3D in un contenitore con acqua calda fino a raggiungere la sua temperatura di transizione vetrosa. In quel momento, il pezzo si ammorbidisce e l'utente può modificarne la forma con facilità. Una volta freddo, il pezzo mantiene la forma acquisita e rimane stabile. Per ulteriori informazioni sulla post-produzione dei pezzi stampati in 3D con filamento TPU SMP si consiglia di accedere alla sezione "Consigli d'uso" del prodotto.

Pezzo stampato in 3D prima e dopo il post-processamento

Immagine 2: Pezzo stampato in 3D prima e dopo la post-produzione. Fonte: Convena.

Oltre a poter modificare la forma dei pezzi stampati in 3D con il filamento TPU SMP, un'altra delle sue caratteristiche distintive è che è possibile recuperare la forma originale invertendo il processo effettuato. Per fare ciò, il pezzo stampato in 3D modificato deve nuovamente raggiungere la temperatura di transizione vetrosa del materiale.

Immergendolo in acqua calda, si può vedere come il pezzo ritorni in pochi secondi alla sua forma originale. Questo processo elimina la tensione aggiunta personalizzando la forma del pezzo, portando al recupero della sua forma originale. Il filamento SMP permette una deformazione massima del 400 % rispetto alla forma originale del pezzo stampato in 3D.

Applicazioni innovative

Questo innovativo filamento apre le porte a un infinito numero di applicazioni in diversi settori, tra cui spiccano i suoi possibili usi di ricerca e sviluppo nell'industria aerospaziale o nel contesto medico. In quest'ultimo, è possibile fabbricare pezzi con geometrie piane che successivamente possono essere adattati a diverse parti del corpo come braccia o gambe, permettendo di fabbricare ortesi personalizzate a partire da un modello comune.

Informazioni generali
Materiale	TPU/TPE
Formato	0.3 / 0.75 kg
Densità	1.24 g/cm³
Diametro del filamento	1.75 / 2.85 mm
Tolleranza del filamento	±0.05 mm
Lunghezza filamento	(Ø 1.75 mm-0.3kg) ±100 m / (Ø 2.85 mm-0.75kg) ±154 m

Proprietà di stampa
Temperatura di stampa	210-230 ºC
Temperatura della base/letto	0-45 ºC
Temperatura della camera	-
Ventaglio di strati	80-100 %
Velocità di stampa consigliata	30-60 mm/s

Proprietà meccaniche
Resistenza all'impatto Izod	(JIS K 7110) 21 KJ/m²
Allungamento a rottura	(JIS K 7161) 31 %
Resistenza alla trazione	(JIS K 7161) 16 MPa
Modulo di trazione	(JIS K 7161) 570 MPa
Resistenza alla flessione	(JIS K 7171) 740 MPa
Modulo di flessione	(JIS K 7171) 26 MPa
Durezza superficiale	Shore 57 A

Proprietà termiche
Temperatura di ammorbidimento	55 ºC

Proprietà specifiche
Trasparenza	-
Valore di luminosità	✗

Altre
HS Code	3916.9
Diametro bobina (esterno)	- mm
Diametro bobina (interno)	- mm
Larghezza bobina	- mm

Il SMP cambia forma a temperature superiori a 55 ºC. Pertanto, i pezzi stampati in 3D con questo materiale devono essere mantenuti a una temperatura inferiore a 55 gradi centigradi per rimanere dimensionalmente stabili.

Si consiglia di utilizzare un adesivo specifico per la stampa 3D FDM come PrintaFix di AprintaPRO per migliorare l'aderenza alla superficie di stampa quando i modelli da stampare hanno una superficie di base ridotta. È importante considerare che i pezzi stampati in 3D con filamento TPU SMP devono essere rimossi dalla superficie di stampa una volta che la temperatura del piano è inferiore a 30 ºC per evitare possibili deformazioni.

Post-processo

Per modificare la forma dei pezzi stampati in 3D con il filamento TPU SMP, è necessario seguire i seguenti passaggi:

Preparare l'acqua a più di 55 gradi centigradi in un contenitore.
Inserire il pezzo stampato in 3D nel contenitore con acqua calda.
In questo momento, il pezzo stampato in 3D si ammorbidisce e diventa malleabile, permettendo all'utente di modificarne la forma con grande facilità. La malleabilità del pezzo dipenderà in gran parte dallo spessore della parete utilizzato.
Quando si estrae il pezzo stampato in 3D dal contenitore, mentre si mantiene alla temperatura di transizione vetrosa del materiale, è possibile modificarne la forma. Si deve tenere presente che man mano che si raffredda sarà sempre più difficile modificarne la forma.
Una volta raffreddato, il pezzo manterrà la forma raggiunta e rimarrà stabile.

Processo di modifica della forma con TPU SMP.

Immagine 1: Processo di modifica della forma con TPU SMP. Fonte: Convena.

È possibile riportare il pezzo stampato in 3D alla sua forma originale ripetendo il processo precedente. Inserendo il pezzo deformato nel contenitore di acqua calda, il materiale raggiungerà la temperatura di transizione vetrosa e tornerà alla sua forma originale.