Explicação do filamento de impressão Flex 3D:materiais, propriedades e guia especializado

O que é impressão Flex 3D?

Impressão Flex 3D é o termo usado para descrever processos de impressão 3D que usam filamentos flexíveis feitos de TPEs para criar peças camada por camada. Vários tipos diferentes de filamentos flexíveis podem ser usados ​​na impressão 3D, e cada tipo apresenta suas próprias vantagens e desvantagens. O filamento flexível de impressão 3D mais comum é o poliuretano termoplástico (TPU). No entanto, o copoliéster termoplástico (TPC), a poliamida termoplástica (TPA) e o “ácido polilático macio (PLA)” também são comuns. 

De acordo com um artigo de pesquisa publicado pela SVOA Materials Science and Technology, o processamento de TPE requer 25-40% menos energia do que as borrachas vulcanizadas termofixas. Além disso, alguns filamentos flexíveis de impressão 3D podem ser processados ​​e reciclados muitas vezes, ajudando a reduzir o desperdício e a poluição e a preservar os recursos petrolíferos. A impressão Flex 3D surgiu como um método de produção alternativo sólido para peças elastoméricas, à medida que os clientes exigem produtos mais especializados e personalizados. Para obter mais informações, consulte nosso guia sobre impressão 3D.

Qual é a composição do filamento flexível?

Os filamentos de impressão 3D Flex são feitos de TPE e, portanto, possuem características de elasticidade semelhantes às borrachas reticuladas, mantendo as características de processamento dos termoplásticos. Diferentes filamentos flexíveis são possíveis graças aos diferentes materiais plásticos que saem à medida que o petróleo é refinado. Durante o processo de refinamento, a nafta é combinada com catalisadores e outros produtos químicos em um reator de polimerização para criar os plásticos desejados. O processo resulta em pellets de plástico compostos de TPEs como TPU, TPC, TPA e PLA macio (dependendo dos produtos químicos utilizados durante a polimerização). Esses pellets de TPE são então derretidos e extrudados para formar filamentos flexíveis para serem usados ​​na impressão 3D FDM.

Quais são as propriedades do filamento flexível?

As propriedades dos filamentos flexíveis variam dependendo do material específico. Alguns filamentos, como o TPU, são mais elásticos que outros, como o TPC. As propriedades gerais dos filamentos flexíveis como TPU, TPC, TPA e PLA macio são descritas na lista abaixo:

1. Macio e flexível em comparação com filamentos termoplásticos.
2. Excelente elasticidade em comparação com filamentos termoplásticos como PLA ou ABS.
3. Desgaste, impacto, resistência química e elétrica excepcionais.
4. Boa estabilidade térmica e ambiental.

Comparação das propriedades do filamento flexível

Uma comparação direta das propriedades entre os filamentos flexíveis e os filamentos ABS mais convencionais é mostrada na Tabela 1 abaixo:

Tabela 1:Comparação de TPU vs TPA vs ABS
Propriedade TPU (Filamento Flexível) TPA (Filamento Flexível) ABS (Filamento Convencional)
Propriedade

Força

TPU (filamento flexível)

Bom

TPA (filamento flexível)

Bom

ABS (Filamento Convencional)

Melhor

Propriedade

Durabilidade

TPU (filamento flexível)

Alto

TPA (filamento flexível)

Alto

ABS (Filamento Convencional)

Alto

Propriedade

Flexibilidade

TPU (filamento flexível)

Alto

TPA (filamento flexível)

Alto

ABS (Filamento Convencional)

Mínimo

Propriedade

Biodegradável

TPU (filamento flexível)

Sim

TPA (filamento flexível)

Sim

ABS (Filamento Convencional)

Não

Propriedade

Reciclável

TPU (filamento flexível)

Sim

TPA (filamento flexível)

Não

ABS (Filamento Convencional)

Sim

Propriedade

Higroscópico

TPU (filamento flexível)

Sim

TPA (filamento flexível)

Sim

ABS (Filamento Convencional)

Sim

Quais são as limitações da impressão 3D com Flex?

Apesar das muitas vantagens, uma das maiores limitações da impressão 3D com filamentos flexíveis é que as peças podem ser difíceis de imprimir. Filamentos flexíveis tendem a emperrar ou entupir os bicos de impressão. Além disso, a retração durante a impressão pode ser insuficiente, causando encordoamento e, às vezes, peças dimensionalmente incorretas. Além disso, a natureza elástica desses filamentos pode fazer com que eles se dobrem ou escorreguem ao usar extrusoras Bowden. Em comparação com filamentos convencionais como ABS ou PLA, as impressões que utilizam filamentos flexíveis de impressão 3D exigem mais ajuste fino e otimização na fase de design.

Por que o Flex é usado na impressão 3D?

Filamentos flexíveis são comuns porque as impressoras 3D podem criar peças muito mais rapidamente do que outros métodos de fabricação de TPE. Tradicionalmente, as peças baseadas em TPE são fabricadas por moldagem por injeção e extrusão. Embora esses processos possam produzir grandes quantidades de peças em rápida sucessão, sua ferramenta é cara e geralmente requer meses de tempo de execução. As impressoras 3D podem criar rapidamente protótipos flexíveis por uma fração do custo do ferramental. Esta capacidade abre caminho para que peças completas e personalizadas sejam fabricadas de forma significativamente mais rápida do que seria possível com métodos de fabricação tradicionais.

Como usar o Flex na impressão 3D

Usar filamentos flexíveis de impressão 3D é uma ótima maneira de construir peças elásticas rapidamente. No entanto, a natureza flexível destes filamentos exige que os utilizadores prestem muita atenção às definições de configuração da sua impressora. As configurações ideais para um trabalho de impressão específico com filamentos flexíveis dependem do material TPE e da aplicação da peça. Listados abaixo estão alguns pré-requisitos gerais para impressão de filamentos TPE:

1. Defina a temperatura da cama com base nas recomendações do fabricante do material.
2. Use cola em bastão, fita adesiva ou spray de cabelo para aderir à cama.
3. Use uma extrusora de acionamento direto em vez de uma extrusora Bowden.
4. Use um ventilador durante a impressão.

Embora os itens listados acima sejam um conjunto geral de princípios para impressão com filamentos flexíveis, cada material é ligeiramente diferente. Alguns projetos podem exigir que você se desvie das recomendações padrão. 

Quais são as melhores configurações para impressão Flex 3D?

Geralmente, os usuários devem equilibrar as velocidades de impressão e as configurações de retração com as temperaturas da extrusora e da mesa para garantir que a peça saia com as dimensões adequadas. Na Tabela 2 abaixo, as configurações de impressora recomendadas são mostradas para diferentes materiais TPE:

Tabela 2:Configurações da impressora Flex Filament 3D
Configurações da impressora TPU TPC TPA PL suave
Configurações da impressora

Temperatura da extrusora

TPU

210-230 ℃

TPC

220-260 ℃

TPA

220-230 ℃

PLA macio

220-235 ℃

Configurações da impressora

Temperatura da cama

TPU

Ambiente-60 ℃

TPC

60-110 ℃

TPA

30-60 ℃

PLA macio

100 ℃

Configurações da impressora

Velocidade de impressão

TPU

5-30mm/s

TPC

5-30mm/s

TPA

5-30mm/s

PLA macio

10-30mm/s

Imprimir a primeira camada de um trabalho costuma ser o ponto mais crítico de uma impressão. Ao imprimir com filamentos flexíveis, use fita Kapton, fita adesiva, Magigoo, DimaFix ou outros adesivos para garantir uma boa adesão à base desde o início da impressão. Assim que a primeira camada estiver concluída, os usuários podem ajustar as configurações de retração para ajudar a evitar baba na extremidade quente da extrusora. Para encontrar as configurações de retração ideais, os usuários devem primeiro desativar a retração para encontrar a velocidade ideal e, em seguida, aumentar a distância de retração gradativamente para descobrir a configuração ideal. Tenha cuidado para não imprimir muito rápido, pois o material pode entupir facilmente o bico.

Qual é a melhor velocidade de impressão Flex 3D?

Como os filamentos flexíveis são propensos a entortar, emperrar e empenar à medida que são alimentados na extrusora, uma velocidade de impressão mais lenta pode ser sua amiga. Esses problemas podem causar atrasos desnecessários nos trabalhos de impressão e podem prejudicar a precisão dimensional e a qualidade da peça. O melhor compromisso entre velocidade e qualidade é geralmente entre 30-40 mm/s. No entanto, a velocidade de impressão ideal dependerá do filamento utilizado. Consulte as orientações do fabricante do filamento para ter uma ideia geral de onde definir as velocidades iniciais.

Qual é a temperatura de fusão do filamento flexível?

A temperatura de fusão varia de acordo com o material. No entanto, em geral, a temperatura de fusão dos filamentos flexíveis está entre 210-260 °C. Aquecer demais os filamentos flexíveis pode fazer com que eles se enrosquem e escorra para fora do bocal durante a impressão. Esse encordoamento causa peças fora das especificações e de baixa qualidade. 

É necessária uma base de impressão aquecida ao imprimir com Flex?

Sim, normalmente é necessária uma cama aquecida, mas a temperatura depende do material e da peça específica. Alguns filamentos flexíveis de impressão 3D, como TPC, TPA e PLA macio, requerem bases aquecidas, enquanto o TPU pode ser impresso com ou sem base aquecida. 

O que é uma boa espessura de parede para impressão 3D Flex?

Os filamentos flexíveis normalmente necessitam de paredes de peças mais espessas do que as dos plásticos comuns. Por exemplo, paredes parciais feitas de TPU geralmente devem ter pelo menos 2,0 mm de espessura. Projete paredes grossas em suas peças se você planeja usar filamentos flexíveis de impressão 3D.

O que é uma boa densidade de parede para impressão 3D Flex?

As paredes em peças impressas em 3D têm duas partes principais:a casca e o preenchimento. A casca são as paredes externas sólidas da peça, enquanto o preenchimento consiste no que está entre as superfícies externas. O preenchimento é frequentemente construído como uma treliça para equilibrar a resistência estrutural em relação ao peso e ao uso de material. As densidades de preenchimento podem ser tão baixas quanto 0% (oco) ou tão altas quanto 100% (sólido). Os filamentos flexíveis podem funcionar com qualquer densidade, embora densidades de preenchimento mais altas reduzam a flexibilidade geral da peça.

Perguntas frequentes sobre impressão 3D Flex

O Flex Filament é biodegradável?

Sim e não. Alguns filamentos flexíveis, como TPU e PLA macio, são biodegradáveis ​​e se decompõem em poucos anos. Outros, como o TPC e o TPA, não o são e podem levar séculos para se decompor.

O filamento flexível é reciclável?

Sim e não. Alguns filamentos flexíveis, como TPU e PLA macio, são recicláveis ​​e podem ser reutilizados muitas vezes. Outros, como TPC e TPA, só podem ser processados ​​uma vez por uma impressora 3D. 

O Flex Filament é higroscópico?

Sim, os filamentos flexíveis são higroscópicos. Todos os TPEs têm um alto grau de higroscopia e irão estourar e chiar à medida que são aquecidos se absorverem muita umidade. Portanto, os filamentos flexíveis devem ser armazenados corretamente ou secos antes do uso.

Qual é a diferença entre Flex e PLA na impressão 3D?

Os filamentos flexíveis são compostos por TPEs que possuem alto grau de elasticidade e excelentes propriedades mecânicas, térmicas, elétricas e ambientais. O PLA é um plástico rígido e de alta resistência derivado de fontes naturais como cana-de-açúcar e milho. O PLA pode ser transformado em “PLA macio” flexível combinando o polímero PLA com componentes TPE. 

Qual é a diferença entre Flex e ABS na impressão 3D?

Os filamentos de impressão Flex 3D são feitos de TPEs excepcionalmente flexíveis e possuem propriedades mecânicas, térmicas, elétricas e ambientais surpreendentes. O ABS é um plástico à base de petróleo que possui excelentes propriedades mecânicas, é ligeiramente mais flexível e dúctil que o PLA e é um dos filamentos mais baratos do mercado. 



Dean McClements

Dean McClements é graduado em Engenharia Mecânica com mais de duas décadas de experiência na indústria de manufatura. Sua jornada profissional inclui funções significativas em empresas líderes como Caterpillar, Autodesk, Collins Aerospace e Hyster-Yale, onde desenvolveu um profundo conhecimento de processos e inovações de engenharia.

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