Einsatz von TPU mit 3D-Druck – Flexibel und langlebig drucken

Die Welt des 3D-Drucks wächst rasant, und neben den klassischen Filamenten wie PLA und ABS gewinnen flexible Materialien zunehmend an Bedeutung. Eines der beliebtesten davon ist TPU (Thermoplastisches Polyurethan).

In diesem Blogpost werfen wir einen genaueren Blick darauf, was TPU ist, welche Vorteile es bietet und worauf man achten sollte, wenn man TPU mit 3D-Druck meistern will.

3D Druck mit TPU Bälle in rot

Foto von Nigel Hoare auf Unsplash


Was ist TPU?

TPU (Thermoplastisches Polyurethan) ist ein elastomerer Kunststoff, der sich durch seine hohe Flexibilität und Widerstandsfähigkeit auszeichnet. Anders als starre Filamente wie PLA oder ABS können TPU-Filamente stark gebogen und gedehnt werden, ohne zu brechen. Dies macht sie besonders interessant für Anwendungen, bei denen eine gewisse Nachgiebigkeit oder Stoßfestigkeit gefragt ist.


Vorteile von TPU

  1. Hohe Flexibilität:

    TPU kann stark gebogen, gedrückt oder gezogen werden und kehrt anschließend in seine Ursprungsform zurück. Damit eignet es sich besonders für Anwendungen wie Handyhüllen, flexible Scharniere oder rutschfeste Bauteile.
  2. Stoß- und Verschleißfestigkeit:

    TPU ist sehr widerstandsfähig gegenüber Stößen und Abrieb. Dadurch lassen sich beispielsweise Schutzelemente drucken, die starken mechanischen Beanspruchungen standhalten sollen.
  3. Chemische Beständigkeit:

    Viele TPU-Arten sind relativ beständig gegen Öle, Fette und verschiedene Lösungsmittel. Das erweitert die Einsatzmöglichkeiten im industriellen Umfeld.
  4. Vielseitige Härtegrade:

    TPU ist in unterschiedlichen Shore-Härten erhältlich. So kann man wählen, ob das fertige Teil weicher oder eher fest-elastisch sein soll.

Herausforderungen beim Druck

Trotz seiner Vorteile ist TPU im 3D-Druck nicht ganz unkompliziert. Hier sind einige Punkte, auf die man achten sollte:

  1. Extruder-System und Filamentführung:

    Aufgrund seiner Flexibilität kann sich TPU leicht in der Filamentführung „verheddern“. Direktextruder (Direct Drive) sind oft besser geeignet als Bowden-Extruder, da das Filament auf kürzerem Weg in die Düse gelangt.
  2. Druckgeschwindigkeit:

    TPU sollte in der Regel langsamer gedruckt werden als starre Filamente. Ein Richtwert für die Druckgeschwindigkeit liegt oft zwischen 20 und 30 mm/s. Wer zu schnell druckt, riskiert unregelmäßige Extrusion oder Verstopfungen.
  3. Temperatureinstellungen:

    TPU hat in der Regel einen Schmelzpunkt zwischen 200 und 230 °C (abhängig vom Hersteller). Am besten nähert man sich der optimalen Temperatur schrittweise an und prüft, ob das Filament sauber extrudiert wird und das Ergebnis keine Fäden zieht.
  4. Bauraum-Temperatur und Haftung:

    Je nachdem, wie flexibel das Material ist, kann das Bauteil beim Drucken leicht vom Druckbett abheben oder sich verformen. Eine beheizte Druckplatte (ca. 40–60 °C) und die Verwendung von Haftvermittlern (z. B. Klebestift oder Blue Tape) können helfen.
  5. Retraction-Einstellungen:

    Damit das TPU nicht zu stark zurückgezogen wird und dabei Fäden bildet, sollte man die Retraktionsparameter oft reduzieren. Testdrucke helfen dabei, die optimale Einstellung zu finden.

Typische Anwendungsbereiche

  1. Schutzgehäuse und Hüllen:

    TPU wird häufig für Handy- oder Tablet-Hüllen verwendet, da das Material Stöße dämpft und sich an die Form des Geräts anpassen lässt.
  2. Stoßdämpfungskomponenten:

    Von Drohnenfüßen bis hin zu Sportschuhkomponenten: Überall, wo es auf Stoßdämpfung ankommt, kann TPU sinnvoll sein.
  3. Rutschfeste Griffe und Gadgets:

    Dank der guten Haftung lassen sich robuste, rutschfeste Griffe oder Werkzeugummantelungen herstellen.
  4. Prototyping und Hobby-Projekte:

    Ob flexible Scharniere oder futuristische Wearables – TPU ist ideal für kreative Projekte und Prototypen, bei denen Bewegung und Nachgiebigkeit eine Rolle spielen.

Tipps für den erfolgreichen TPU-Druck

  1. Vor dem Druck testen:

    Ein kleiner Testdruck, z. B. ein dünner Streifen oder ein kleines Muster, hilft, Probleme frühzeitig zu erkennen und Einstellungen zu optimieren.
  2. Filament trocken lagern:

    TPU nimmt Feuchtigkeit auf. Feuchtes Filament kann zu Blasenbildung und schlechten Druckergebnissen führen. Deshalb sollte es in einem trockenen, luftdichten Behälter gelagert werden.
  3. Korrekte Druckgeschwindigkeit und Temperatur:

    Lieber etwas langsamer und bei der richtigen Temperatur drucken, um einen sauberen Schichtaufbau zu erhalten und Fäden zu vermeiden.
  4. Druckbett vorbereiten:

    Für eine optimale Haftung die Druckplatte reinigen und eventuell einen Haftvermittler einsetzen.
  5. Geduld und Experimentierfreude:

    Da jede Kombination aus Drucker, Filament und Slicer-Software unterschiedlich ist, hilft nur Ausprobieren, um die besten Resultate zu erzielen.

Fazit

Der Einsatz von TPU im 3D-Druck ermöglicht eine Vielzahl an Anwendungen, die mit herkömmlichen, starren Materialien nicht umsetzbar wären. Flexibilität, Strapazierfähigkeit und chemische Beständigkeit machen TPU zu einer spannenden Option für Prototypen, Schutzgehäuse und viele andere Projekte. Wer die oben genannten Hinweise beachtet, wird schnell feststellen, dass sich der Mehraufwand beim Drucken lohnt – insbesondere dann, wenn ein Bauteil elastisch, robust und vielfältig einsetzbar sein soll.

Mit etwas Übung und Feintuning bei den Druckeinstellungen ist TPU eine fantastische Ergänzung im Filamentsortiment und eröffnet spannende Möglichkeiten für Maker, Ingenieure und alle, die Lust auf flexible 3D-Druckanwendungen haben.

Wenn Sie mehr über den FDM 3D-Druck mit Flexiblen Material wie TPU erfahren möchten oder Interesse daran haben, diese in Ihre Projekte zu integrieren, stehen wir Ihnen gerne zur Verfügung. Kontaktieren Sie uns noch heute, um weitere Informationen zu erhalten und herauszufinden, wie wir Ihnen helfen können.