Los clientes de Formlabs confían en el TPU 90A Powder para usos muy diversos: piezas de amortiguación utilizadas por fabricantes de trenes, pinzas para aplicaciones de robótica y mucho más. La serie Fuse ha hecho posible fabricar piezas elastoméricas duraderas de alta calidad con libertad a la hora de diseñar sus geometrías y sin procesos de utillaje de varios pasos.
Ahora, el Editor de ajustes de impresión de Formlabs está ampliando las posibilidades del TPU impreso en 3D mediante SLS. Con el Editor de ajustes de impresión de PreForm, puedes modificar la dureza del TPU 90A Powder para experimentar con piezas más blandas y elásticas. El Editor ahora se puede usar para innovar en tus diseños y hacer que tus resultados se acerquen a los de tu material elastomérico de uso final preferido, sin necesidad de cambiar de materiales ni de realizar tareas adicionales de limpieza o de mantenimiento.
Formlabs ha probado distintas combinaciones de ajustes para crear piezas de TPU con una dureza variable; incluimos los resultados más adelante en este artículo. Sin embargo, el Editor de ajustes de impresión forma parte de nuestros esfuerzos por animar a los desarrolladores y a los innovadores a probar cosas nuevas, por lo que es posible que tengas que hacer algunas pruebas y modificaciones por tu cuenta para conseguir una pieza con la dureza y el acabado adecuados para el uso que quieras darle.
Cómo crear piezas de TPU de dureza variable con el Editor de ajustes de impresión
Hay dos parámetros principales que hay que entender para acceder a las nuevas posibilidades de impresión SLS de polvo de TPU con dureza variable.
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Fill Laser Power (Potencia del láser en el relleno): El Editor de ajustes de impresión puede controlar la potencia del láser. Reducir la potencia del láser hace que las partículas de TPU se sintericen con menos densidad, por lo que la pieza resultante es más blanda. Sin embargo, si la Potencia del láser en el relleno acaba siendo demasiado baja, es posible que la pieza no se sinterice en absoluto y que sus detalles no se resuelvan.
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Fill Hatch Spacing (Espaciado del sombreado de relleno) El Editor de ajustes de impresión puede controlar el espaciado del proceso de escaneo del láser. Que el espaciado del escaneo del láser sea más amplio sinteriza menos el material, lo que da lugar a una pieza más blanda. Si el Espaciado del sombreado de relleno es demasiado amplio, pueden producirse defectos visibles en la superficie y cierta delaminación de algunos relieves salientes.
Para obtener un TPU más blando, puedes modificar la Potencia del láser en el relleno, el Espaciado del sombreado de relleno o ambos parámetros a la vez. Los siguientes resultados se pueden obtener con una combinación de cambios en estas dos opciones.
Como podemos ver en la gráfica, durante las pruebas se obtuvo una dureza Shore de 38A. En general, cambiar el Espaciado del sombreado de relleno tiene un efecto mucho mayor en la dureza de la pieza impresa, mientras que la Potencia del láser en el relleno amplifica el efecto. Por ejemplo, para sinterizar una pieza con una dureza de 60A, un buen punto de partida sería un Espaciado del sombreado de relleno de 0,35 mm y una Potencia del láser en el relleno de 21 000 mW.
En los extremos de una Potencia del láser en el relleno muy baja o un Espaciado del sombreado de relleno muy amplio, pueden aparecer efectos visibles en las superficies. Algunos rasgos pueden no resolverse y la superficie de la pieza puede adquirir una textura áspera o irregular. Cambiar el grosor de una pieza puede ayudar a mitigar el efecto de cambiar un parámetro de la resolución de los detalles, ya que las piezas gruesas normalmente se resuelven mejor, incluso con un Espaciado del sombreado de relleno más amplio. Formlabs no recomienda imprimir piezas delgadas con un espaciado superior a 0,45 mm.
Encontrarás más instrucciones para personalizar la dureza Shore de tu polvo con el Editor de ajustes de impresión en nuestra Guía de uso del Editor de ajustes de impresión.
Las pruebas y el análisis de los ajustes de dureza variable se realizaron en la impresora Fuse 1+ 30W. Aunque el Editor de ajustes de PreForm también está disponible para la Fuse 1, los resultados pueden no coincidir exactamente con los detallados arriba.
Efectos de los cambios de los ajustes en las propiedades mecánicas
El TPU con dureza variable puede ser útil para prototipar componentes de amortiguación.
El TPU 90A Powder ya cuenta con una certificación de seguridad para la piel, por lo que crear piezas hechas con él que sean más blandas puede ser ideal para la personalización de equipamiento.
A medida que las piezas se vuelven más blandas, su densidad aparente disminuye: a nivel microscópico, la estructura de la pieza se vuelve más parecida a una espuma. Esto afecta tanto a las propiedades mecánicas como a la estanqueidad. Si tienes previsto utilizar la pieza en una situación que requiera cierta resistencia mecánica o resistencia al desgaste, asegúrate de probarla a fondo.
El alargamiento de rotura, la resistencia a la rotura por tracción y la rigidez se ven especialmente afectados por los cambios en la Potencia del láser en el relleno y el Espaciado del sombreado de relleno.
En tiras largas como las barras de tracción de esta imagen, los cambios en las propiedades de los materiales son especialmente evidentes. La barra de atrás (40A), la que está en medio (60A) y la de delante (80A) presentan diferentes niveles de rigidez.
Para cuantificar este efecto con mayor precisión, consulta las gráficas de abajo. Reducir la dureza de 90A a 80A también reduce la resistencia a la rotura por tracción y la deformación máxima de las impresiones en más de un 50 %. Esto hace que sea más probable que las piezas se desgarren durante el desempolvado, dañando sus detalles finos y precisos.
Reducir la dureza de 90A a 80A también tiene un efecto significativo en la resistencia al desgarro de las piezas, ya que las durezas más altas se acercan a la resistencia al desgarro nominal de 66 kN/m, mientras que la resistencia de las piezas de menor dureza disminuye rápidamente.
El polvo de TPU de dureza variable da acceso a nuevas aplicaciones para tus piezas
El TPU con dureza variable se puede usar para diseñar juntas y piezas que amortiguan las vibraciones y se adaptan a las particularidades de los conjuntos de tus piezas y de los usos que deseas darles.
En las pruebas y ensayos de productos de consumo, los materiales elastoméricos blandos, como un polvo de TPU con una dureza de 60A, pueden ayudar a que tu equipo de diseño se acerque más al producto final moldeado por inyección.
El TPU 90A Powder ha permitido a los principales diseñadores de calzado, fabricantes de equipos deportivos y fabricantes del sector aeroespacial, entre otros, crear prototipos con un abanico de materiales más amplio, con mayor precisión y en una fase más temprana de su proceso de diseño. Ahora que existe la posibilidad de variar la dureza Shore sin cambiar de impresora ni de añadir tareas de limpieza o mantenimiento adicionales, se pueden conseguir propiedades completamente nuevas en los materiales. Con el protocolo de ensayo adecuado para tus propios ajustes, es posible conseguir piezas más blandas y elásticas con un buen acabado de la superficie.
Para saber más acerca del TPU 90A Powder o solicitar una muestra de TPU impreso en 3D con SLS que tenga una dureza diferente, ponte en contacto con nuestro equipo. Si deseas más información acerca del Editor de ajustes de PreForm, visita nuestra página web de asistencia.
Datos en bruto de las pruebas
La siguiente tabla muestra directamente los datos que Formlabs obtuvo en sus pruebas sobre el efecto que tienen la Potencia del láser en el relleno y el Espaciado del sombreado de relleno en la dureza Shore. Usa estos datos como referencia cuando desarrolles tus propios ajustes de impresión.
| Potencia del láser en el relleno | Espaciado del sombreado de relleno | Dureza |
|---|---|---|
| 15 000 | 0,35 | 37,7 |
| 18 000 | 0,12 | 90,1 |
| 18 625 | 0,26 | 66,3 |
| 19 400 | 0,43 | 40,4 |
| 20 000 | 0,12 | 88,5 |
| 21 100 | 0,33 | 62,7 |
| 22 160 | 0,48 | 43,6 |
| 23 150 | 0,22 | 78,6 |
| 24 000 | 0,38 | 62,3 |
| 25 000 | 0,12 | 89,8 |
| 25 250 | 0,52 | 45,3 |
| 25 800 | 0,28 | 74,9 |
| 27 000 | 0,12 | 90,6 |
| 28 500 | 0,12 | 89,8 |
| 28 500 | 0,12 | 91,4 |
| 28 500 | 0,13 | 90,7 |
| 28 500 | 0,1325 | 89,5 |