Лучшие гибкие материалы для 3D-печати

В этой статье суммированы все варианты гибких материалов для 3D-печати, доступные для таких технологий, как MJF, SLS, SLA и Carbon DLS.

3D-печать предлагает большие возможности и множество вариантов, когда речь идет о печати гибких и резиноподобных материалов. От производственных деталей для промышленного применения до инновационных и крутых проектов для любителей — это то, на что стоит обратить внимание. 

Давайте посмотрим на варианты гибких материалов для технологий 3D-печати, доступные в 3D Studio Print .

Показатели твердости по Шору различных материалов для 3D-печати

Когда речь идет о гибких материалах, твердость по Шору является одним из основных свойств, на которые следует обращать внимание.

Шкалы твердости по Шору были созданы, чтобы обеспечить общую точку отсчета при сравнении различных материалов. Измеряется с помощью дюрометра. Существуют разные шкалы твердости по Шору для измерения твердости различных материалов для 3D-печати: 

• Шкала Shore OO измеряет чрезвычайно мягкие материалы, такие как гели (например, гелевые стельки).
• Шкала Shore A измеряет широкий спектр типов материалов, от очень мягких и гибких до полужестких полимеров, практически не имеющих гибкости.  
• Шкала Shore D измеряет очень твердую резину, полужесткие и жесткие полимеры (например, трубы из ПВХ).

Как вы можете видеть на изображении, в разных масштабах есть перекрытие. Например, материал с твердостью по Шору 95А также является твердостью по Шору 50D.

Гибкие материалы для 3D-печати доступны в Xometry

Различные технологии 3D-печати требуют для печати различных полимеров, смол или других гибких материалов. Давайте подробно рассмотрим, какой печатный материал требуется для каждой технологии, и его свойства.

Термопластичный полиуретан (ТПУ)

Материалы ТПУ относятся к категории термопластичных эластомеров. TPE — это универсальный и популярный материал для приложений 3D-печати, предлагающий пользователям ряд преимуществ, включая гибкость, долговечность и простоту обработки.

Полиуретан ТПУ

Широко известный как Ultrasint™ TPU 01, представляет собой многоцелевой материал для применения исключительно в Multi Jet Fusion (MJF) . Этот гибкий материал представляет собой термопластичный уретан, обладающий гибкостью, высокой прочностью на разрыв и обеспечивающий хорошую детализацию. Термопластичный полиуретан для 3D-печати предлагает уникальные возможности, которых трудно достичь с другими материалами для 3D-печати, такими как ABS, PLA или нейлон.

Сочетая свойства как пластика, так и резины, ТПУ позволяет производить детали с хорошей гибкостью и амортизацией, с высоким уровнем детализации. Материал обладает жесткими резиноподобными качествами, как колесо скейтборда, что позволяет использовать его в самых разных областях. Кроме того, материал удобен для печати и обладает хорошей стойкостью к УФ-излучению и гидролизу.

• Основные характеристики : Полугибкий • Устойчивость к химическим веществам
• Области применения : автомобильные приборные панели, медицинские приборы, электроинструменты…

Гибкий ТПУ

Если вам нужен эластичный и гибкий материал, Flex TPU для селективного лазерного спекания (SLS) — идеальный вариант. Обладая хорошей устойчивостью после деформации и высокой устойчивостью к ультрафиолетовому излучению (УФ), этот эластомерный SLS TPU предлагает множество преимуществ. 

Создавая интересный структурный дизайн, детали можно печатать на 3D-принтере для различных промышленных применений, от автомобилестроения до обувной промышленности. Материал дает гладкую белую поверхность, а также обладает хорошей устойчивостью к гидролизу и отличной амортизацией.

• Основные характеристики : Отличная эластичность · Высокая прочность · Устойчивость к химическим веществам
• Области применения : автомобильная промышленность, производство обуви, такие как кроссовки.

Гибкие материалы ТПУ можно использовать и при FDM-печати, но обычно такие 3D-отпечатки получаются более низкого качества, чем при печати по порошковым технологиям типа SLS или MJF, к тому же они почти не отличаются по цене.

Свойства ТПУ

Есть несколько эксклюзивных ключевых свойств материалов ТПУ, которые приносят пользу промышленности.

Устойчивость к истиранию/царапинам

Высокая стойкость к истиранию и царапинам означает долговечность и высокую эстетическую ценность. Материал TPU дает превосходные результаты по сравнению с другими термопластичными эластомерами, когда стойкость к истиранию и царапинам имеет решающее значение для таких применений, как детали салона автомобиля, спортивные и технические детали.

УФ-стойкость

Помимо сохранения хороших механических свойств, эти гибкие материалы также демонстрируют исключительную устойчивость к ультрафиолетовому излучению и, следовательно, превосходную стабильность цвета. Как для светлых, так и для темных цветных деталей промышленные предприятия могут положиться на высокую устойчивость ТПУ к царапинам и УФ-излучению, поскольку ТПУ обеспечивают стойкость цвета к эстетичным деталям.

Высокая гибкость

Материалы TPU обеспечивают высокую гибкость, амортизацию и отскок и являются отличным выбором для изготовления обуви, спортивного инвентаря и ортопедических моделей. Это свойство очень полезно, когда речь идет об автомобильных салонах и крышках воздушных фильтров.

Другие преимущества

• Хорошая эластичность в широком диапазоне температур
• Отличная низкотемпературная и ударная вязкость
• Устойчивость к атмосферным воздействиям и высокоэнергетическому излучению
• Высокая эластичность во всем диапазоне твердости
• Устойчивость к маслам, смазкам и многочисленным растворителям

Гибкие материалы из силиконовой резины

Силиконовый каучук — это тип эластомера, который известен своей гибкостью и долговечностью. Эти свойства делают его подходящим материалом для использования в 3D-печати, особенно в приложениях, где печатный объект должен быть гибким и способным выдерживать высокие температуры и суровые условия.

Одним из преимуществ использования силиконового каучука в 3D-печати является то, что он имеет широкий диапазон значений твердости по Шору, поэтому его можно адаптировать для обеспечения определенного уровня гибкости и высокой прочности, необходимого для конкретного применения. Он также обладает хорошей термостойкостью и высоким уровнем химической стойкости, что делает его пригодным для использования в суровых условиях.

Силиконовая резина также подходит для создания гибких и растяжимых объектов, таких как уплотнения и прокладки, а также для прототипирования и мелкосерийного производства гибких деталей с очень хорошим качеством печати.

Настоящий силикон

Настоящий силикон имеет высокое разрешение, превосходную отделку поверхности и устойчив к кислотам, основаниям и неполярным растворителям. Обладает высокой износостойкостью, эластичностью и высокой воспроизводимостью после деформации или нагрузки. Он биосовместим и сертифицирован в соответствии со стандартом ISO 10993. Этот материал подходит для изготовления небольших деталей, напечатанных методом стереолитографии (SLA) .

• Основные характеристики : Высокая износостойкость • Эластичность • Высокое разрешение
• Области применения : протезы, носимые изделия, уплотнительные элементы, прокладки.

Гибкие смолы CLIP

Смолы CLIP представляют собой класс высококачественных смол, используемых в технологии присадок Carbon DLS . Компания Xometry предлагает три типа эластичных смол CLIP.

EPU 40 (эластомерный полиуретан)

EPU 40 — это высокоэффективный полиуретановый эластомер, который является хорошим выбором для областей применения, где требуется высокая эластичность и сопротивление разрыву. Эластомерная полиуретановая смола CLIP благодаря своим высоким характеристикам обеспечивает превосходное эластичное поведение при циклических растягивающих и сжимающих нагрузках. Его можно растягивать и сгибать, он принимает свою первоначальную напечатанную форму.

EPU 40 сравним с коммерческими ТПУ с твердостью по Шору 70А. Смола EPU эластична, устойчива, гибка и растяжима, с толщиной слоя 100 мкм или 0,1 мм, которые почти невидимы. Детали тогда очень близки к моделям, отлитым под давлением, что делает их очень интересными для прототипирования. 

• Основные характеристики : Высокая эластичность, устойчивость к разрывам, химическая и биосовместимость.
• Применение : прокладки и уплотнения, амортизаторы, виброизоляторы.

FPU 50 (гибкий полиуретан)

FPU 50 — это полужесткий материал, устойчивый к ударам, истиранию и усталости, который является хорошим выбором для деталей, которые должны выдерживать повторяющиеся нагрузки. Этот материал идеально подходит для прочных корпусов, шарнирных механизмов и фрикционных посадок. 

FPU сравним с PP (полипропиленом) по превосходной усталостной прочности и термостойкости. Элементы толщиной всего 0,25 мм могут быть напечатаны на 3D-принтере, и он не является резиновым и эластичным, как EPU 40, но имеет удлинение при разрыве 200%.

• Основные характеристики : Прочность и устойчивость к усталости, высокая прочность на растяжение, высокая ударная вязкость и предел текучести.
• Области применения : защелки, компенсаторы натяжения, крепления и кронштейны для герметизации небольших электрических цепей.

SIL 30 (силикон)

SIL, кремний-уретановый материал, сравним с коммерческими TPE с твердостью по Шору A 35. Технология CLIP позволяет выполнять 3D-печать с использованием новых классов полимеров, включая сложные химические вещества, такие как полиуретановые и смолы на основе цианатных эфиров. Результатом является разнообразный и растущий выбор материалов, отражающих общие технические требования.

• Основные характеристики : Мягкое прикосновение, биосовместимость, устойчивость к разрывам.
• Области применения : Пригодно для носки (браслеты, подушечки для наушников), медицинское оборудование.

Все эти смолы CLIP подходят для длительного (более 30 дней) контакта с кожей. Точно так же все они могут использоваться для кратковременного (<24 часов) контакта со слизистой оболочкой, кроме EPU 40, который подходит только для контакта с кожей. Следовательно, они также находят применение в печати безопасных материалов в медицинской промышленности .

Сравнение стоимости гибких материалов

Давайте сравним различные гибкие материалы:

Гибкие материалы	Технология 3D-печати	твердость по Шору	Предел прочности	Относительное удлинение при разрыве
Полиуретан ТПУ	МЖФ	95 Шор А	8,6 МПа	580%
Гибкий ТПУ	SLS	92 Шор А	7 МПа	250%
Настоящий силикон	Соглашение об уровне обслуживания	50 Шор А	7,25 Н/мм²	530%
ЭПУ 40	Углеродный ДЛС	70 Шор А	19 МПа	400%
ФПУ 50	Углеродный ДЛС	71 Шор Д	25 МПа	200%
Уровень безопасности 30	Углеродный ДЛС	35 Шор А	3,5 МПа	350%

Заключение

На массовом рынке доступны три основных типа гибких материалов для 3D-печати с разным качеством печати: материалы ТПУ, смолы CLIP и силиконовые каучуки. Если вы ищете более доступные детали, материалы TPU идеально подходят, в то время как вы можете выбрать более дорогие смолы CLIP, если вам требуются улучшенные свойства материала, такие как высокая прочность или сопротивление разрыву.

3D Studio Print предлагает услуги 3D-печати гибкими материалами для быстрого прототипирования и различных промышленных применений. Загрузите файлы САПР и ознакомьтесь с ценовыми вариантами.