Imprimindo Juntas Duráveis com Filamento 3D: Qual Material Funciona Melhor?

Uma das razões pelas quais gosto tanto de impressão 3D é por causa de quão útil ela pode ser para consertar coisas na sua própria casa, como a pia do banheiro ou da cozinha.

No entanto, nem todos os tipos de filamento têm as mesmas propriedades, o que levanta a pergunta: Qual filamento é o melhor para imprimir juntas que realmente funcionam e duram anos?

Em resumo: O melhor filamento para imprimir juntas é o TPU, não apenas por suas propriedades flexíveis, mas também porque pode suportar 110°C, bem como temperaturas muito baixas sem deformar ou danificar, e é até resistente a abrasões, químicos e óleos, tornando-o o plástico ideal para imprimir objetos que passam por muito desgaste, como juntas.

Neste artigo, abordarei por que o TPU é o melhor filamento para o assunto em questão, os problemas potenciais que você pode enfrentar ao imprimir com TPU, quais marcas comprar e até como imprimir com TPU com sucesso.

Então, sem mais delongas, vamos começar!

Propriedades do TPU que fazem ótimas juntas de impressão 3D

Poliuretano Termoplástico (TPU) é um tipo flexível de termoplástico que também é altamente resistente à abrasão, bem como ao desgaste. No processo de fabricação, é usado para vários tipos diferentes de itens para uso tanto de consumidor quanto industrial. Quando a mistura certa é usada para fazer TPU, pode oferecer uma textura suave e macia, mas ainda manter a durabilidade para ser usado em uma variedade de aplicações.

A impressão 3D com TPU é ideal para quem busca impressões macias, flexíveis e funcionais sem sacrificar durabilidade e resistência a abrasões, químicos e óleos.

O TPU também pode funcionar sem problemas em temperaturas de até 110°C, e todas essas características o tornam o tipo ideal de filamento para imprimir juntas. Além disso, o fato de o TPU também ser resistente a temperaturas extremamente baixas significa que peças impressas com TPU não se tornarão quebradiças e difíceis de trabalhar.

Filamento TPE é um bom substituto para TPU, mas tende a deformar em temperaturas mais baixas e reter menos sua flexibilidade. TPE também é um pouco mais difícil de imprimir que TPU.

Juntas, anéis de vedação e selos requerem alta resistência à abrasão, durabilidade duradoura e resistência a óleos e outros químicos. A alta resistência à abrasão e química do TPU, acompanhada de excelente flexibilidade, resistência ao rasgo e alongamento, garantem que suas juntas e selos sejam impressos com a mesma, se não maior, qualidade que as comerciais que você compra em qualquer loja de ferragens.

A aderência entre camadas do TPU é excelente, o que significa que há muito pouco curling, warping ou delaminação durante o processo de impressão, e o produto final geralmente sai ótimo.

A flexibilidade do TPU depende muito de como o software de impressão 3D é configurado; Designs com porcentagem de preenchimento mais baixa são mais flexíveis, em oposição àqueles com preenchimento mais alto, e isso permite criar objetos que são ligeiramente mais elásticos ou rígidos.

Tudo isso dito, leva muita potência para uma impressora 3D processar filamentos TPU, já que a temperatura na qual imprime é 250°C, e a maioria das impressoras 3D acessíveis não são capazes de imprimir TPU direto da caixa e algumas modificações podem ser necessárias.

O TPU suporta altas temperaturas?

Dado que o TPU tem uma temperatura de transição vítrea de apenas 60°C, surge a pergunta: É possível imprimir juntas 3D usando este filamento que suportarão altas temperaturas?

Fiz alguns testes e descobri que juntas impressas com filamento TPU são mais que capazes de resistir a temperaturas altas contínuas de até 110°C sem problemas.

Pode soar estranho no início, mas a razão por trás disso é simples: Acima da temperatura de transição vítrea, objetos impressos em 3D ficam macios e perdem sua rigidez, e isso não é um problema para peças impressas com TPU, pois elas já são macias e flexíveis mesmo abaixo da temperatura de transição vítrea do TPU. Deve-se notar aqui que, embora a temperatura de transição vítrea do TPU seja apenas 60°C, a temperatura de fusão é 225°C.

Resumindo: TPU pode suportar temperaturas de até 110°C, ou até mais dadas as condições certas, mesmo apesar de sua temperatura de transição vítrea ser apenas 60°C. A razão para isso é que, como já é um material flexível, aumentar sua temperatura não o fará deformar, como acontece com PLA, por exemplo.

Problemas potenciais ao imprimir com TPU

Ao imprimir com filamentos flexíveis, você vai querer garantir que a ventilação na sua área de impressão seja boa, pois esses materiais às vezes expelem uma pequena quantidade de fumos tóxicos durante a impressão, e a ventilação pode proteger os usuários de inalar esses fumos.

Todos os filamentos flexíveis, incluindo TPU, são higroscópicos e tendem a absorver umidade do ar e inchar se não forem secos antes do uso (claro, a melhor solução é armazenar os filamentos corretamente).

Quando o material ainda está úmido, pode ser extrudado, mas não imprimirá bem de jeito nenhum; você provavelmente terá que limpar o extrusor depois. Portanto, usar um filamento completamente seco é da maior importância.

Se você tentar extrudar um material antes que esteja completamente seco, ele vai estalar e chiar. O chiado que você ouve é causado pela água que foi absorvida no filamento e que instantaneamente vira vapor ao atingir o bico, isso geralmente deixa vazios na sua impressão ou causa stringing excessivo.

Quando isso acontece, a qualidade da peça impressa não é apenas visualmente pior, a estrutura molecular também é comprometida, então não é nem de longe tão forte quanto seria se fosse impressa usando um filamento TPU seco. Por este motivo, certifique-se de secar seus filamentos flexíveis antes de imprimir juntas se quiser que funcionem corretamente e durem muito tempo.

Filamentos Recomendados para Imprimir Juntas

É importante comprar um filamento TPU de alta qualidade, especialmente se você está pensando em usar as peças impressas para algo que precisa suportar altas temperaturas e muito desgaste, como juntas. Existem muitas empresas que vendem TPU de baixa qualidade, e isso causa problemas quando são impressos em 3D.

Recomendaria estas duas marcas de filamento TPU, e certifique-se de conferir suas especificações técnicas antes de comprar e seguir estritamente suas diretrizes de impressão.

NinjaFlex (TPU)

Ninjatek é a marca premium para filamentos de impressão 3D e seu filamento flexível NinjaFlex é uma escolha confiável para impressão 3D de selos, juntas e tampões de qualidade profissional.

O filamento NinjaFlex tem uma textura muito mais amigável aos extrusores que outros materiais. Sua tecnologia única reduzirá a chance de quebrar ou entupir seu extrusor e imprimirá peças fortes a partir de extrusores direct-drive.

Embora possa ser mais caro que algumas outras marcas, se você precisa imprimir um objeto que tem que ser confiável, acho que esta é sua melhor aposta.

Matterhackers Pro TPU

MatterHackers PRO Series TPU é uma ótima escolha para impressão 3D de juntas também, pois as peças impressas com seu TPU têm elasticidade e resistência à fadiga.

PRO Series TPU é um material versátil que pode ser usado para uma variedade de aplicações, e assim como o NinjaFlex, eu o recomendaria sobre a maioria das outras marcas.

Como imprimir com TPU

Um dos muitos desafios únicos de usar filamentos flexíveis como TPU é que eles podem ser complicados de usar sob certas condições, e existem vários problemas que você vai querer evitar ao imprimir 3D com TPU, como entupimento de filamento, dobras e stringing. Para evitá-los, certifique-se de seguir estas instruções!

Nota: Embora não seja necessário, você deve imprimir usando uma mesa aquecida a aproximadamente 65°C para melhores resultados e definir a temperatura de impressão entre 225°C e 250°C.

Use Extrusoras Direct Drive

Filamentos totalmente flexíveis são normalmente usados com extrusoras direct drive porque o filamento é flexível demais para uma extrusora Bowden. Quanto mais próxima a engrenagem de tração da zona de fusão, mais rápido e eficientemente o filamento derreterá e alimentará o bico.

O filamento também precisa viajar através de um canal com tolerâncias apertadas que o impeçam de dobrar ou enrolar. Por causa dessas razões, uma extrusora Bowden é tipicamente menos prática que uma extrusora Direct Drive. Se você não tem certeza se sua impressora está pronta para filamento flexível, certifique-se de verificar com o fabricante.

Nota: Como mencionei anteriormente, a maioria das impressoras de entrada não consegue imprimir filamento flexível.

Use Taxas de Alimentação Lentas e Consistentes

Para melhores resultados ao imprimir filamento flexível, uma taxa de alimentação lenta e consistente é recomendada, pois é difícil controlar uma mudança repentina na velocidade de extrusão ao usar um filamento elástico.

Quanto mais rápido você tentar imprimir um objeto, mais provável é que o filamento comprima contra o extrusor e cause um entupimento. A melhor abordagem é imprimir em velocidades lentas e constantes. Você pode economizar tempo e dinheiro testando várias velocidades de impressão e escolhendo uma ideal baseada em seus achados.

Mais provável que não, velocidades de 20 mm/s podem ser um bom ponto de partida para a maioria dos materiais.

Reduza a Resistência do Carretel de Filamento

Se você está imprimindo com materiais flexíveis, precisará mudar a forma como carrega seu carretel: Quando seu extrusor puxa o filamento para o bico, o carretel desenrola um pouco de plástico. No entanto, filamentos flexíveis, como TPU, e materiais com alta elasticidade serão esticados devido a essa força de tração e isso resultará em subextrusão.

Para resolver isso, monte seu filamento diretamente sobre o topo da sua impressora, isso permitirá que o filamento desenrole em um movimento mais natural na direção descendente e elimine o atrito. Se o eixo do carretel estiver montado em um rolamento, permite que o carretel gire muito mais livremente, o que também pode ajudar o filamento a desenrolar facilmente.

Ajuste Suas Configurações de Retração

Filamentos flexíveis são sensíveis a movimentos rápidos, como retrações. Você precisa reduzir os movimentos de retração para impressão bem-sucedida otimizando suas configurações de retração.

Para aqueles que estão apenas começando com TPU, recomendo que você desative a retração completamente para que possa focar em otimizar a velocidade e as taxas de extrusão para imprimir seus modelos de forma confiável.

Depois que você tiver mais prática com essas configurações, se adicionar apenas um pouco de retração, reduzirá o vazamento (oozing).

Otimize Seus Movimentos de Deslocamento (Travel)

Se você está usando materiais flexíveis, deve usar o mínimo de retrações possível, pois elas podem causar problemas significativos para suas impressões. Verifique as configurações do seu fatiador para ajustar isso.

Conclusão

A maioria dos filamentos flexíveis deve funcionar para imprimir juntas, mas TPU, especialmente os feitos pelas marcas que mencionei anteriormente, farão melhor no geral.

Imprimir com ele pode ser um pouco mais difícil que imprimir com o bom e velho PLA, mas não é tão difícil de imprimir quanto alguns outros materiais, então tente!

Espero que esta informação tenha sido útil!

Tenha um ótimo dia!

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