Formlabs 推出首款柔性 SLS 3D 打印材料:TPU 90A Powder

柔性 SLS 3D 打印部件

Formlabs 自豪地宣布推出 TPU 90A Powder,这是我们面向 Fuse 系列 SLS 打印机推出的首款柔性材料。TPU 通过将橡胶材料出色的抗撕裂强度和断裂伸长率与 SLS 3D 打印优异的设计自由度和耐久性相结合,解锁了全新的应用可能性。 

TPU 90A Powder 是一种柔性弹性体,适合通过 3D 打印制作以下部件:

  • 安全接触皮肤的可穿戴设备 
  • 鞋底、夹板、矫形器和修复体 
  • 运动防护装备
  • 垫圈、密封件、面罩、皮带、插头和管子
  • 填充物、阻尼器、靠垫和夹持器

通过将 TPU 90A Powder 添加至 SLS 材料库,您可以将 Fuse 系列打印机的效率、经济适用性和易用性与内部制造柔性 SLS 部件的全新能力相结合。该材料拥有迄今为止我们所有 SLS 粉末中最低的刷新率 (20%),可以降低单件成本,且无需投入巨资制造模具,即可在内部制作橡胶原型、成品以及辅助设备。 

Formlabs TPU 90A
网络研讨会

TPU 90A Powder:Formlabs 柔性 SLS 粉末

观看我们的网络研讨会,了解 TPU 90A Powder 如何帮助您使用 Fuse 系列 3D 打印机制造柔软的橡胶部件。 

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为什么 TPU 可以用于 Fuse 系列打印?

目前制造弹性体部件的方法有很多,包括传统的成型工作流程和传统的粉末床熔融 3D 打印机。这些工作流程要么受制于成型的几何结构,要么因大多数大型工业级 3D 打印解决方案的高昂成本和复杂工作流程而发展有限。TPU 90A Powder 可与 Formlabs Fuse 系列打印机搭配使用,适用于在内部快速制作具有复杂几何结构的柔性部件。 

Formlabs Fuse 系列打印机是首个粉末床熔融 3D 打印系统,可提供工业级 SLS 打印能力,且具有占用空间小和价格实惠的优点。现在,成千上万的 Fuse 系列客户已经证明了该工作流程的有效性,而扩展粉末库成了 Formlabs 当前的首要任务。小型企业能够通过 SLS 系统获得发展动力并控制其生产工具,而大型企业则能够利用 SLS 系统实现制造方法的多样化和分散化,从而达到稳定供应链的目的。我们推出的材料虽然是 Fuse 系列的新产品,但业内人士却对其十分熟悉,这正是我们实现创新和鼓励跨各个学科推出新工作流程最有力的方式。

性能Nylon 11 CF PowderNylon 12 GF PowderNylon 12 PowderNylon 11 PowderTPU 90A Powder
刚度★★★★★★★★★★★★★
延展性★★★★★★★★★★★★★★
热稳定性★★★★★★★★★★★
刷新率30% (N2)30%-50%(空气)30%(空气)30% (N2)
50%(空气)
20%(空气)

在我们的 SLS 粉末家族中,TPU 90A Powder 具有最低的刚度和最高的延展性。

TPU 90A Powder 的应用有哪些?

TPU(又称热塑性聚氨酯)是工程、设计和制造学科中最常用的弹性热塑性塑料之一。从体育用品到医疗器械,再到我们双足的鞋底,这种坚韧耐用的橡胶材料随处可见。 

TPU 部件的传统制造工作流程久经验证,且仍然是批量生产橡胶产品的理想选择。在 Fuse 系列打印机中使用 TPU 90A Powder 进行打印的优势在于该系统可轻松用于快速制造原型、按需生产制造辅助设备并实现定制化。

快速原型制造

凭借 Fuse 系列打印机,广大企业能够在内部进行原型制造、缩短周转时间,并减少以前支付给服务机构或机械车间的费用。 

例如,如需制作运动头盔的原型,则应制造坚硬的外壳以及内部柔软的缓冲衬垫。广大创新型公司正致力于为这些缓冲衬垫设计新的晶格结构和冲击抵消技术,而 TPU 恰好是一种完美的材料。

柔性 SLS 3D 打印部件,包括可穿戴设备、健身运动装备和鞋垫

TPU 90A Powder 非常适合用来制造柔韧性部件的功能性原型,如能够安全接触皮肤的可穿戴设备、健身运动装备或鞋垫。 

然而,尝试用传统的制模方法实现新的设计和几何结构不仅成本极其昂贵,且将其外包给设计机构也可能需要花费数周时间。使用一种工作流程和一类技术来制作坚硬的外壳和柔软的内部缓冲衬垫,意味着这些创新者能够以更高的速度进行迭代。这些头盔必须经过大量物理测试,因此每一轮测试将需要用到 10 个缓冲衬垫。如果采用手工方式精心制作衬垫表面,则工作过于繁重;而如果使用传统 TPU 成型,则成本效益较差。正确的解决方法就是在内部采取 3D 打印技术。Fuse 系列 3D 打印机可以轻松使用 TPU 90A Powder 打印多个略微不同的橡胶晶格结构,以测试不同的设计。通过改变部件本身的设计(例如改变壁厚),您可以针对不同的应用或测试后的迭代生产不同硬度的部件。 

Fuse 系列工作流程支持使用多种机械性能各异的材料,您可将其引入内部,并利用一种技术来管理众多不同组件的设计。用 TPU 90A Powder 来搭配同样值得信赖的平台,可为 3D 打印技术解锁全新的组件类型。

美国玩具和电动自行车公司的原型制造:Radio Flyer 和 TPU

100 多年来,Radio Flyer 深受千家万户的信任和喜爱,其代表性产品 Original Little Red Wagon® 已入选“国家玩具名人堂”。作为世界领先的车载玩具生产商,Radio Flyer 一直走在流行文化的前沿,并面向广大家庭提供货车、滑板车、三轮车、卡丁车、电动自行车和其他创新产品,以求帮助客户前往梦想之地,并始终名列孩子们的圣诞礼物清单榜首。 

 3D 打印是 Radio Flyer 开发工作的重要组成部分,而设计工程师 Agostino Lobello 则发现TPU 90A Powder 有助于制作真正的功能性原型。“与我曾使用过的其他 3D 打印 TPE/TPU 材料相比,TPU 90A Powder 独一无二的表面处理可以提供出色的摩擦力。从这个角度来看,该材料的触感更类似于我们的注射 TPE/TPU,因此堪称原型应用的理想选择。目前,该工艺的次优替代方案是利用原型工具并注入真正的 TPE 或其他聚氨酯,而其成本和用时表现都要逊于此工艺。”Lobello 说道。

SLS 3d printed handlebar grip in TPU 90A Powder

在 Fuse 系列打印机上使用 TPU 90A Powder 可帮助 Radio Flyer 制造部件的功能性原型,如其 Flyer™ L885 Family Cargo eBike 上的这些柔软握把。 

Flyer™ L885 Family Cargo eBike

制造辅助工具

除非您是制造行业的内部人士,否则可能无法明确不同制造辅助设备类型间的差异。然而,无论是夹具、支架、外壳,还是其他众多的机器连接方式,最重要的都是它能否及时满足您的迫切需求。许多制造商都面临着一个相同的问题——如何避免其价值数百万美元的制造设备磨损过于严重;而 TPU 90A Powder 就是对该问题的完美回答。 

触感柔软的制造辅助设备可以缓冲特定的冲击或是提供形状完美的夹具,从而有助于延长重型机械的使用寿命。一旦密封件或垫圈因多年反复使用而撕裂,操作人员可以立即打印出替代件,在数小时内恢复生产线并重新运行,而无需等待数天或数周才能获得新部件。

柔性 3D 打印替换件

拥有 TPU 材料意味着当天即可设计并打印出柔性替换件和制造辅助设备,从而实现不间断生产。 

增强材料性能对于制造商来说是多重保险,可以保护他们免受意外的部件损坏或机器故障的影响。制造商可在内部获取到的机械性能越多,就越能避免供应链延误和 OEM 导致的高额维修成本。凭借橡胶 3D 打印部件,您现在即可按需修复或更换全新的设备部件子集。通过避免工厂生产线或流程中断,每天可以节省下数千美元。 

TPU 90A Powder 可用于制作汽车和航空航天测试中的减振器,以及工业过程(如热压成型独特形状的部件)中的夹具。在汽车工厂,大型机器人系统需要运行于必须支持弯曲和旋转的门架上。定制衬垫和柔软外壳可帮助这些机器避免摩擦,从而延长其使用寿命。

小批量和定制可穿戴产品

在运动、时尚和可穿戴技术行业,提供个性化选项对于希望获得更多市场份额的品牌来说必不可少。高昂的模具制作相关成本使得小批量或一次性生产难以实现,而日益普及的 3D 打印则为其带来了新的可能性。尽管如此,大多数 3D 打印材料仍因为过于坚硬而导致并不适合体育用品或可穿戴市场,这种情况一直持续到 TPU 90A Powder 上市为止。从可以根据个人的确切脚印和重量分布来定制的鞋底,到为了抵消冲击而设计的橄榄球头盔,再到为手腕量身定制的表带,该材料蕴含着无限可能性。 

TPU 90A Powder 具有可安全接触皮肤的特性,可与 Fuse 工作流程搭配使用,这意味着直接打印定制化可穿戴设备的梦想终将实现。虽然一些奢侈品牌的手表、配件和鞋类支持字母组合或图形等个性化设计,但对制造商来说,定制具有实际形式和形状的产品仍然需要十分高昂的成本。随着 Fuse 系列工作流程和 TPU 90A Powder 可安全接触皮肤特性的诞生,可穿戴行业的定制服务不再是空谈。

柔性 SLS 3D 打印可穿戴的手环原型

使用 TPU 90A Powder 的 Fuse 系列工作流程能够以合理的价格和精简的设置实现内部定制生产。 

医疗器械

八种不同的柔性 SLS 3D 打印医疗部件的照片

TPU 90A Powder 可以制作一系列高性能医疗部件。图中所示有:义肢设备(来源:OT Supply GmbH)、拇指托架(来源:Spentys)、踝足矫正衬垫(来源:Spentys)、表带等。 

Formlabs Medical 认为每个医疗机构都应该用到最新的工具,从而改善其护理状况并为患者提供最佳体验。TPU 90A Powder 是我们愿景中的下一步计划,是行业领先的 SLS 粉末产品线的新成员;它可为我们的 Fuse 系列 3D 打印机提供附加价值。

TPU 90A Powder 具有卓越的耐久性和韧性,适用于制造义肢、矫形器、患者特定的器械以及医疗设备。TPU 通过将橡胶材料出色的抗撕裂强度和断裂伸长率与 SLS 3D 打印优异的设计自由度和耐久性相结合,为医疗专业人士带来了新的机遇。 

TPU 90A Powder 是一种柔性弹性体,适合通过 3D 打印制作以下医疗部件:

  • 医疗器械原型、成品医疗器械和组件 

  • 矫形垫和修复衬垫

  • 可穿戴设备、密封件、阻尼器和管子

  • 夹板、颅骨重塑头盔 

  • 运动和矫正鞋垫

与其他 SLS 材料一样,TPU 90A Powder 为医疗专业人士提供了最具成本效益的内部生产方法。从可以根据个人的确切脚印和重量分布来定制的鞋底,到为了抵消冲击而设计的橄榄球头盔,再到为手腕量身定制的表带,该材料蕴含着无限的可能性。

TPU 90A Powder 已经过短期皮肤接触认证,因此可将其视为能与皮肤接触的安全材料。然而,该材料并未经过其他生物相容性应用的进一步测试,因此制造商应负责验证打印部件是否符合预期用途。

TPU 90A Powder 的内部集成方式

TPU 90A Powder 可轻松集成到 Fuse 系列Fuse Sift 工作流程中。该材料可以在空气环境中打印,且无需用到惰性气体。此外,TPU 部件不使用 Surface Armor(在更坚硬的粉末中围绕部件形成的半烧结外壳),因此脱粉过程十分简单。虽然 TPU 90A Powder 部件不含 Surface Armor,但仍建议使用介质喷砂处理来清除部件上所有多余的粉末,从而获得更加整洁和更易于使用的部件。

尽管我们建议使用专用的 Fuse Sift 和成型室,但将现有 Fuse 打印机切换到使用 TPU 90A Powder 绝对可行。

使用 TPU 90A Powder 开辟全新可能性

无论您是希望将首款产品推向市场的小型企业,还是希望不再遭受过去几年供应链动荡影响的大型企业,将高性能 3D 打印引入内部都可以降低成本并提高稳定性。TPU 90A Powder 等材料可通过开辟全新应用甚至全新商业模式,使这些优势大放异彩。现在,您即可借助一台易于使用的机器持续进行 3D 打印,从而可靠地批量生产柔性部件。

材料是解锁和重塑全新设计与制造方式的关键所在。TPU 部件就在我们身边,它可将经过验证的可靠性能与强大的 Fuse SLS 工作流程相结合,从而在各个行业中引领创新风潮。