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什么是柔性PLA?它與TPU相比如何?

魔猴君  知識堂   55天前

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柔性PLA是一種具有橡膠特性的特殊PLA。這種線材也被稱為柔性PLA或可彎曲PLA,它經過額外的添加劑處理,消除了普通PLA的大部分天然脆性。這種彈性材料適合打印柔性部件,例如手機殼、鞋墊和手表腕帶。

它經常與TPU(一種流行的柔性長絲)進行比較。盡管這兩種長絲都能承受彎曲和拉伸,但柔性PLA并不能完全替代TPU。本文將討論材料特性以及您可以從柔性PLA中獲得什么。我們還將介紹如何成功打印柔性PLA以及它與TPU的比較。

什么是柔性長絲?


柔性細絲開辟了許多打印可能性(來源:MatterHackers)

簡單回顧一下,FDM的細絲是熱塑性塑料,這意味著它們可以熔化并重新固化而不會損失性能。熱塑性塑料由稱為聚合物的長鏈狀分子組成。如果您可以觀察構成柔性細絲材料的聚合物,您將能夠看到剛性和柔性段。我們觀察到的材料的宏觀特性取決于這兩個區域的比例。

這使得打印非常柔軟且可以像橡皮筋一樣回彈的材料以及類似于汽車輪胎的堅韌的橡膠狀材料成為可能,這些材料在力的作用下會彎曲,但仍能保持堅固的形狀。

目前有幾種類型的柔性長絲,它們都有自己的特點和優勢:

TPE:熱塑性彈性體的縮寫,TPE通常用作柔性長絲的通用術語,因為它涵蓋了廣泛的柔性材料。

TPU:熱塑性聚氨酯的簡稱,TPU比TPE略硬,因此更容易用普通擠出機打印。TPU有多種肖氏硬度可供選擇。

TPC:一種熱塑性共聚酯,采用略有不同的方法來調整塑料的彎曲性能。雖然可能具有多種性能,但TPC通常比TPU更柔軟,并且具有非??衫斓男阅?。

PCTPE:增塑共聚酰胺TPE的縮寫。這意味著這種柔性長絲中混合了尼龍,這為TPE的柔韌性增加了尼龍的耐用性。然而,這使得PCTPE成為柔性材料中剛性更強的一方。

柔性PLA:這是聚乳酸(PLA)的柔性變體,是最常見的3D打印細絲之一。它來自將增塑添加劑與PLA混合,而不是像TPE材料那樣在其結構中添加軟鏈段。請繼續閱讀以了解其出色的特性!

材料特性


普通PLA無法做到這一點?。▉碓矗篕arl Clayton通過亞馬遜)

柔性PLA與普通PLA由于采用相同的基礎材料,具有許多相似之處,但兩種材料在強度、耐久性等材料特性上也表現出明顯的差異。

力量

柔性PLA在施加壓力時可以承受形狀的改變,一旦壓力消除,它就會恢復到原來的形狀。這是它與相對較脆的普通PLA不同的特性之一。另一方面,柔性PLA容易彎曲,不適合承重。

柔性PLA還保留了橡膠吸收振動和沖擊的能力。它對于輪胎等需要保持形狀但不斷受到力的物體非常有用,這些力會隨著時間的推移使脆性材料斷裂或破裂。

耐用性

與普通PLA一樣,柔性PLA不耐長期紫外線照射。長期暴露在陽光下的柔性PLA物品可能會變脆或褪色。它的耐熱性也不高,因為它的玻璃化轉變溫度比標準PLA還要低。在炎熱的天氣里暴露在陽光下可能會導致變形和部件損壞。

柔性PLA由普通PLA和添加劑組成,添加劑使其具有可彎曲性,但不耐用(來源:Felix Printers)

食品安全

如果您正在尋找用于打印廚房用具的線材,則應始終檢查制造商是否遵守食品安全加工標準,無論材料如何。雖然PLA本質上是食品安全的,但添加劑和加工方法可能不是,因此這里沒有唯一的答案。您自己的打印機設備的清潔度和部件的后處理也在使打印部件符合食品安全方面發揮著作用。

總體而言,柔性PLA在低溫下可以保證食品安全。由于柔性PLA的耐高溫性不佳,因此不應加熱或用于盛放熱食。

吸濕性

柔性PLA具有吸濕性,這意味著它可以隨著時間的推移吸收周圍環境中的水分。這種吸濕性會降低燈絲的柔韌性和打印質量,導致從翹曲到表面缺陷等各種打印問題。如果儲存得當,柔性PLA可以長時間保持其特性,確保打印結果的一致性。

為了使燈絲保持最佳狀態,應將其存放在密封容器中,并放入干燥劑包或真空密封袋,遠離陽光直射和潮濕。此外,在打印前干燥燈絲有助于恢復其性能。

回收利用

由于使用了使柔性PLA變軟的添加劑,因此不應將其添加到任何PLA回收流中。由于具有獨特的熱性能和機械性能,據我們所知,目前任何長絲回收服務都無法回收柔性PLA。如果您傾向于減少材料使用量,請專注于回收普通的PLA長絲廢料或購買再生長絲。

打印設置


干燥細絲對于打印軟PLA至關重要(來源:Oz Adi via Amazon)

柔性PLA與普通PLA具有許多相同的打印特性。然而,由于其特性不同,您可能需要調整溫度、打印速度、層高和回縮設置才能成功打印軟PLA。

溫度

與標準PLA相比,柔性PLA通常需要較低的打印溫度。溫度范圍通常為190°C至220°C,但務必查看制造商針對您使用的特定長絲的建議。

柔性PLA通常最適合粘附在加熱的打印床上。床溫約為40°C至60°C通常足以幫助床粘附并最大限度地減少翹曲。但是,如果您的打印機床不加熱,則貼上一層藍色膠帶或膠棒可以幫助粘附。

速度

與剛性PLA相比,使用柔性PLA打印可能需要更慢的打印速度。擠出機拉動時,細絲可能會拉伸,從而導致不準確和打印缺陷,例如擠出不足和擠出機中的細絲聚束。降低打印速度是解決此問題的第一個措施。大約20毫米/秒的速度是一個很好的起點,但請務必檢查細絲制造商的建議。調整速度的程度取決于打印的復雜性和擠出機類型。

由于擠出機電機和熱端之間的距離增加,Bowden擠出機的打印速度比直接擠出機慢。使用直接擠出機時,擠出機電機的位置更靠近熱端,從而可以更直接、更精確地控制長絲擠出。

回縮

與其他柔性長絲一樣,軟PLA打印起來可能具有挑戰性(來源:joshvv via Thingiverse)

回縮設置控制打印頭在打印的不同部分之間移動時從噴嘴拉回的細絲量。調整回縮距離和速度是必要的,以避免出現拉絲和斑點,這尤其會影響柔性細絲。直接擠出機可以更好地控制細絲的進料和回縮,因為它們將細絲直接送入熱端。

距離值通常在1到5毫米范圍內,速度值通常在20到40毫米/秒范圍內,但這對于柔性長絲來說通常太高了。PLA越軟,應使用的回縮量就越小。直接擠出機可以比Bowden擠出機允許更多的回縮量。您始終可以從PLA使用的典型回縮值的較低值開始,并使用回縮測試打印來為您的軟PLA撥入正確的設置。對于Bowden擠出機,建議回縮量最小或不回縮。

冷卻

柔性PLA對冷卻的要求并不高,但低冷卻可能有助于防止拉絲并確保成功解決懸垂和橋接問題。在前幾層,請禁用風扇以確保足夠的床面附著力。如果幾何形狀足夠簡單,您甚至可以不使用風扇來打印整個部件。

由于柔性PLA的熔點特別低,啟用諸如最短層時間(嘗試30秒開始)之類的設置有助于防止過多的熱量積聚并影響部件質量。如果您使用封閉式設備,請嘗試在門或翻蓋打開的情況下進行打印,以防止拱頂變得太熱。

后期處理

柔性PLA可能需要進行一些后處理,因為這種材料無法產生最光滑的表面光潔度,并且可能會出現一些拉絲現象。幸運的是,您可以像打磨普通PLA打印件一樣清理柔性PLA。只要您的柔性PLA變體不太軟,就可以在整個物體上使用220粒度的砂紙,并在粗糙的地方使用銼刀來打造光滑的表面。

柔性PLA與TPU

TPU為3D打印部件提供類似橡膠的特性(來源:Creative Tools via Flickr)

柔性PLA與TPU有很多共同之處。然而,這兩種材料在材料成分、打印難易程度和后處理方面存在很大差異。

材料特性

雖然柔性PLA可以在一定程度上彎曲和屈曲,但在達到斷裂點之前,其拉伸程度可能不如TPU。在反復應力和環境暴露等條件下,TPU通常比柔性PLA更耐用、更耐磨。TPU本質上類似于橡膠,而柔性PLA仍具有脆性PLA固有的屬性,并且只能拉伸到一定程度。

TPU具有多種肖氏硬度,最常見的是75A至95A之間,非常適合根據您的應用定制屬性。柔性PLA最常見于柔性長絲的較硬一側,肖氏硬度約為90A。

打印適性

TPU和柔性PLA最適合直接擠出機,因為它們在打印過程中具有靈活性和拉伸傾向。與剛性長絲相比,兩者都需要較慢的打印速度來防止擠出問題,并且回縮最小時效果最佳。個人經驗可能更多地取決于柔性長絲的剛性或肖氏硬度,而不是材料類型。

柔性PLA和TPU通常能很好地粘附在打印床上,并且彎曲問題很少。與TPU相比,柔性PLA在冷卻時收縮的趨勢較小,但特別容易發生噴嘴堵塞。使用較大的噴嘴尺寸(例如0.6或0.8毫米)可以幫助柔性PLA更輕松地進行打印。

在打印柔性PLA之前,干燥細絲是絕對必要的,并且強烈建議在打印TPU之前干燥細絲。當層數較短且打印在封閉空間內進行時,柔性PLA比TPU更容易受到過多熱量的影響。根據您的打印機設置能夠處理柔性細絲的回縮量,拉絲可能是柔性PLA和TPU的問題。

應用

對于可能出現大量磨損的部件,請堅持使用TPU(來源:XY1337通過Reddit)

柔性PLA和TPU都可以是食品級的,具體取決于燈絲制造商和您自己的設置。這使其成為打印廚房配件以及經常與您的皮膚接觸的部件(如表帶)的不錯選擇。

柔性PLA非常適合打印玩具和其他需要一定柔軟度或柔韌性的裝飾品。由于它不是特別耐用,因此不建議用于功能更關鍵的部件。

TPU具有更高的耐磨性,更耐壓力。它適合打印經常磨損的物品,如手機殼或自行車配件。

后期處理

總體而言,柔性PLA更易于通過標準方法進行后處理,而TPU的選擇則較為有限。柔性PLA支撐物易于手動移除,并且該材料易于用標準砂紙打磨。

相比之下,TPU的柔性支撐更難去除,而且無法打磨。有些人會使用吹風機或溫和的熱量來小心地融化細絲。

涂裝任何一種柔性長絲都很棘手,只需要配制可彎曲而不是破裂的柔性涂料。



編譯整理:ALL3DP

   

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