Komplette Anleitung für den 3D-Druck mit TPU Written by: BigRep Published on: Mai 7, 2025 Estimated reading time: 11 minute(s) Wenn Sie an 3D-Druckmaterialien denken, fallen Ihnen wahrscheinlich zuerst starre Materialien wie PLA, PETG, ABS oder ASA ein. Manchmal erfordert Ihre Anwendung jedoch Komponenten, die flexibel sind und sich unter Belastung biegen oder zusammendrücken können. Die Antwort darauf lautet TPU. Thermoplastisches Urethan und thermoplastische Elastomere ermöglichen als Werkstoffklasse die Herstellung komplexer, dehnbarer Komponenten in der gewünschten Form und Farbe. Dies eröffnet der Fertigungsindustrie unzählige Möglichkeiten und erklärt die wachsende Beliebtheit. Dieser umfassende Leitfaden zum 3D-Drucken mit TPU bietet Ihnen einen Überblick über alles, was Sie zum 3D-Drucken dieses vielseitigen Filaments wissen müssen. Was ist TPU? Thermoplastisches Polyurethan (TPU) ist ein Block-Copolymer aus der Familie der thermoplastischen Elastomere. Das Material vereint die vorteilhaften Eigenschaften von Kautschuk (Duroplasten) sowie Thermoplasten und bietet folgende Eigenschaften: Flexibilität: TPU ist ideal für Anwendungen, die dehnbare Materialien erfordern, ohne zu brechen. Dieses Copolymer kann nach einer Verformung seine ursprüngliche Form wiedererlangen, was für die Herstellung von Komponenten wie flexiblen Schläuchen oder Schutzhüllen hilfreich sein kann. Elastizität: Die Bruchdehnung liegt typischerweise zwischen 300 % und 600 %. Das bedeutet, dass sich TPU erheblich dehnen kann, bevor es versagt. Daher ist es für flexible Anwendungen die bessere Wahl als viele andere Materialien wie PLA (Polymilchsäure), das eine viel geringere Dehnung aufweist. Haltbarkeit: Das Material ist sehr abriebfest sowie öl- und fettbeständig. Seine Reißfestigkeit liegt zwischen 80 kN/m und 200 kN/m und eignet sich daher für anspruchsvolle Anwendungen wie Automobilkomponenten, Schuhe und Industrieteile. Darüber hinaus behält TPU seine Integrität auch unter dynamischen Belastungen, was für Produkte unerlässlich ist, die wiederholter Beanspruchung ausgesetzt sind. Warum sollten Sie TPU für den 3D-Druck nutzen? Hier sind einige der wichtigsten Gründe, warum der 3D-Druck mit TPU so beliebt geworden ist: Flexibilität und Belastbarkeit: Der TPU-3D-Druck ermöglicht die Herstellung von Teilen, die sich biegen, verdrehen und zusammendrücken lassen, ohne zu brechen. Dank seiner Belastbarkeit kann sich dieses Material dehnen und ohne Beschädigung in seine ursprüngliche Form zurückkehren. Haltbarkeit und Widerstandsfähigkeit: TPU ermöglicht die Herstellung von Teilen, die Reibung oder häufigem Gebrauch ausgesetzt sind, da es eine hohe Abrieb- und Verschleißfestigkeit aufweist. Zudem hält es dem Kontakt mit verschiedenen Chemikalien, einschließlich Ölen und Lösungsmitteln, stand. Eignung für Spezialanwendungen: TPU ist in verschiedenen Farben und Härtegraden erhältlich, so dass es leicht angepasst und für viele Zwecke verwendet werden kann. Aufgrund seiner Biokompatibilität ist es auch für medizinische Anwendungen geeignet. Techniken beim 3D-Druck mit TPU Sie können das TPU-Material für den 3D-Druck mit einer der beiden folgenden Druckmethoden verwenden: TPU-3D-Druck mit FFF Ein Fused Filament Fabrication (FFF)-Drucker ist eine kostengünstige Option für Einsteiger und daher eine beliebte Wahl für Unternehmen, die mit dem Drucken mit TPU beginnen möchten. Dieses Filament kann bei der Verbesserung von Designkonzepten und Prototypen sehr hilfreich sein. Dies ist besonders wichtig, wenn Sie planen, Ihre Produkte künftig in Massenproduktion mit herkömmlichen Spritzgussverfahren herzustellen. Allerdings sollten Sie bedenken, dass der 3D-Druck mit TPU auf FFF-3D-Druckern nicht ganz so einfach ist. Das Filament ist so weich und dehnbar, dass es dazu neigt, den Extruder zu verstopfen und technische Probleme zu verursachen. Bedenken Sie außerdem, dass FFF-gedruckte TPU-Komponenten anisotrop sind, so dass ihre Festigkeit beim Wechsel der Achsen oder Belastungsebenen variiert. TPU-Teile werden häufig für Anwendungen wie Ziehen, Komprimieren, Verdrehen oder Dehnen eingesetzt. Daher kann diese Eigenschaft eine Herausforderung darstellen, wenn eine Komponente funktional sein muss. TPU-3D-Druck mit SLS Wenn Sie TPU für funktionalere Anwendungen und einen höheren Durchsatz nutzen möchten, empfiehlt sich die SLS-Technologie gegenüber FFF. Obwohl sie etwas teurer sein kann, profitieren Sie damit optimal von der Flexibilität und Festigkeit von TPU. Damit können Sie robuste, langlebige Elastomerkomponenten herstellen, die sich hervorragend für Anwendungen mit komplexen Geometrien eignen. Dank der selbsttragenden Natur der SLS-Drucker müssen Sie keine zusätzlichen Stützstrukturen verwenden und können problemlos komplizierte Geometrien erzielen, darunter Gitter, interne Kanäle oder Akkordeonstrukturen vom Verteilertyp. Darüber hinaus bietet ein SLS-System niedrige Aktualisierungsraten, die seine Wirtschaftlichkeit und Skalierbarkeit erhöhen. So können Sie sicher sein, dass das Pulver effizient genutzt wird und Sie nicht mehr als nötig für neue Materialien ausgeben. So funktioniert der 3D-Druck mit TPU Wir zeigen Ihnen, wie Sie einen 3D-Druck mit TPU umsetzen: 1. Vorbereitung a. Wählen Sie das richtige TPU-Filament: TPU gibt es in verschiedenen Härtegraden. Weichere TPU sind flexibler, härtere dagegen steifer. Wählen Sie den Grad, der Ihren Anforderungen am besten entspricht. Achten Sie auch auf die Marke, da einige (wie BigRep) für einfacheres Drucken bekannt sind. b. Bereiten Sie Ihr 3D-Modell vor: Entwerfen oder laden Sie das 3D-Modell herunter, das Sie drucken und erstellen möchten. Stellen Sie dabei sicher, dass es für den 3D-Druck optimiert ist. 2. 3D-Drucker-Setup a. Nivellieren Sie das Druckbett: Die Düse muss nah genug am Druckbett sein, um eine gute Haftung zu gewährleisten, aber nicht so nah, dass sie den Filamentfluss blockiert. Nutzen Sie das Nivellierungssystem des Druckers oder die manuelle Nivellierung, um die notwendigen Anpassungen vorzunehmen. b. Reinigen Sie das Druckbett: Entfernen Sie mit Isopropylalkohol Öle und Schmutz, um eine gute Haftung zu gewährleisten. Für bessere Ergebnisse können Sie eine PEI-Folie oder ein Glasbett verwenden. c. Überprüfen Sie die Düse: Stellen Sie sicher, dass die Düse nicht verstopft ist. Führen Sie in diesem Fall einen Kaltzug durch oder verwenden Sie ein Reinigungsfilament, um sie zu reinigen. d. Passen Sie die Einstellungen an: Drucktemperatur: Normalerweise wird TPU bei moderaten Temperaturen (225 °C bis 250 °C) gedruckt. Überprüfen Sie zur Sicherheit jedoch die Empfehlungen Ihres Filamentherstellers. Druckbetttemperatur: Für gewöhnlich werden 40 °C bis 60 °C am meisten empfohlen. Rückzug: Um Fadenbildung und Verstopfungen zu vermeiden, verwenden Sie einen minimalen Rückzugsabstand (1 mm bis 2 mm) und eine langsame Rückzugsgeschwindigkeit (10 mm/s bis 20 mm/s). Kühlung: TPU-Druck funktioniert normalerweise am besten mit minimaler Kühlung. Stellen Sie den Lüfter daher so ein, dass er mit etwa 20 % bis 30 % seiner Kapazität läuft. Schichthöhe: Für den 3D-Druck mit TPU werden 0,2 mm und 0,3 mm am meisten empfohlen. Druckgeschwindigkeit: Hohe Geschwindigkeiten können zu Staus führen. Achten Sie daher darauf, dass sie 5 mm/s bis 30 mm/s beträgt. Fülldichte: Beim TPU-3D-Druck bietet 20 % bis 50 % das beste Gleichgewicht zwischen Festigkeit und Flexibilität. 3. Drucken a. Laden Sie das Filament: Laden Sie Ihr TPU-Filament gemäß den Anweisungen Ihres Druckers in den Extruder. b. Überwachen Sie die Ergebnisse 4. Pflege nach dem Druck a. Abkühlen: Lassen Sie den Druck vollständig abkühlen, bevor Sie ihn vom Bett nehmen, um Verformungen zu vermeiden. b. Entfernen Sie den Druck: Nehmen Sie den Druck mit einem Spachtel oder Schaber vorsichtig vom Bett. c. TPU richtig lagern: TPU absorbiert Feuchtigkeit. Bewahren Sie es daher in einem luftdichten Behälter mit Trockenmittel auf, um es trocken zu halten. Sie können auch in einen Filament-Trockenschrank wie den DRYCON investieren, der Ihre Filamente lagert und trocknet, so dass das Material jederzeit einsatzbereit ist. Tipps für einen erfolgreichen 3D-Druck mit TPU Um optimale Ergebnisse mit Ihrem TPU-3D-Druck zu erzielen, befolgen Sie diese Tipps: Unterschreiten Sie nicht die Mindestwandstärke: Die Mindestwandstärke für den 3D-Druck mit TPU beträgt 1,5 mm. Bauteile mit derartigen Wänden können zwar sehr flexibel sein, um sie jedoch steifer zu machen, empfiehlt es sich, die Stärke auf mindestens 3 mm zu erhöhen. Retraktion minimieren: Aufgrund der hohen Flexibilität von TPU kann die Retraktion sehr problematisch sein. Denken Sie immer daran, sie zu deaktivieren oder zu minimieren, um Staus zu vermeiden. Wählen Sie einen Direktantriebs-Extruder: Wenn Sie die Wahl zwischen einem Direktantriebs-Extruder und einem Bowden haben, wählen Sie immer ersteren. Er hilft Ihnen, Ihre Teile glatt zu halten und schützt das TPU-Filament vor dem Verziehen. Reduzieren Sie die Kühlung: Zu viel Kühlung kann zu einer schlechten Schichthaftung führen. Denken Sie daher daran, die Kühlung gering zu halten. Trocknen Sie das TPU-Filament: TPU neigt dazu, schnell Feuchtigkeit aufzunehmen, was die Druckqualität beeinträchtigen kann. Lassen Sie Ihr Filament vor dem Drucken immer einige Stunden trocknen oder verwenden Sie einen Filamenttrockner. Legen Sie die Mindestgröße fest: Die Mindestgröße für TPU-Komponenten sollte 0,5 mm betragen. Um die Sichtbarkeit gravierter und geprägter Details zu erhöhen, sollten Höhe und Breite jedoch mindestens 1,5 mm betragen. Sorgen Sie für eine gute Haftung auf dem Druckbett: Zur Verbesserung der Haftung beim TPU-Druck wird generell eine PEI-Folie empfohlen. Sie können aber auch eine dünne Schicht Klebestift verwenden. Dadurch bleibt die erste Schicht an Ort und Stelle und Ihr Projekt wird vor Verformungen geschützt. Anwendungen beim 3D-Druck mit TPU Aufgrund seiner Vielseitigkeit wird TPU im 3D-Druck für viele verschiedene Zwecke eingesetzt. Zu den wichtigsten Anwendungen gehören: Rapid Prototyping Dank des TPU-3D-Drucks können Unternehmen die Vorlaufzeiten und Kosten für die Prototypenentwicklung reduzieren. Die Technologie ermöglicht es Ihnen, schnell mit neuen Designs und Geometrien zu experimentieren, ohne viel Geld und Zeit für die Auslagerung dieser Aufgabe aufwenden zu müssen. Sie können dies inhouse erledigen und so viele Versuche durchführen, wie nötig sind, um optimale Ergebnisse zu erzielen. Darüber hinaus ermöglicht der 3D-Druck mit TPU die Erstellung komplexer Designs und Geometrien, die mit herkömmlichen Methoden nur schwer herzustellen sind. Daher ist diese Technik für viele Unternehmen, die Rapid Prototyping für die Serienproduktion benötigen, die erste Wahl. Medizinische Komponenten Interessanterweise wird der TPU-3D-Druck aufgrund seiner Biokompatibilität im medizinischen Bereich häufig verwendet, um beispielsweise orthopädische Modelle und Prothesen herzustellen. Automobilteile und -schutz Aufgrund seiner hohen Beständigkeit gegen Fette und Öle eignet sich TPU hervorragend für die Automobilindustrie. Es kann zur Herstellung von Dichtungen, Stopfen, Schläuchen, Abdichtungen und Schutzkomponenten verwendet werden. Industrielle Komponenten Der 3D-Druck mit TPU ermöglicht die Herstellung langlebiger Teile mit gummiähnlichen Eigenschaften wie Elastizität, Stoßdämpfung und Vibrationsdämpfung. Daher passt es hervorragend zur Herstellung von Abdichtungen, Dichtungen, flexiblen Ventilen, Stoßdämpfern, Schläuchen, Reibbelägen, Schutzabdeckungen und vielem mehr. Aus diesem Grund findet es breite Anwendung in der Fertigungsindustrie. Konsumgüter Da der TPU-3D-Druck flexible Designoptionen bietet und zahlreiche Möglichkeiten zur individuellen Anpassung eröffnet, wird er häufig zur Herstellung von Konsumgütern wie Accessoires, Schuhkomponenten und tragbarer Kleidung eingesetzt. TPU im Vergleich mit anderen flexiblen Materialien So schneidet TPU im Vergleich zu anderen 3D-Druckfilamenten ab: TPU PLA ABS SteifigkeitFlexibelSteifModeratGlasübergangstemperatur (°C)-3060105Einfaches DruckenModeratEinfachModeratChemische BeständigkeitHochNiedrigModeratHaltbarkeitSehr hochNiedrigHoch Fazit Die Verwendung des TPU-Materials für den 3D-Druck bietet eine hervorragende Flexibilität und Haltbarkeit. Daher ist es kein Wunder, dass es häufig für eine breite Palette von Anwendungen verwendet wird, darunter medizinische Komponenten, Konsumgüter, Industrieteile oder funktionale Rapid Prototypes. Für persönliche Projekte ist der FFF-Druck eine ausreichende und kostengünstige Wahl. Wenn Sie jedoch eine hohe Präzision und professionelle Leistung benötigen, ist der SLS-TPU-Druck die bessere Wahl. Um optimale Ergebnisse zu erzielen, empfiehlt es sich, in hochwertige Maschinen eines renommierten Herstellers zu investieren. Mit Big Rep erhalten Sie professionelle 3D-Drucker, die mit TPU kompatibel sind und optimale Leistung gewährleisten. Wenn Sie sich nicht sicher sind, welche Maschine für Ihre TPU-3D-Druckanforderungen am besten geeignet ist, füllen Sie unser Kontaktformular aus und ein Experte wird sich mit Ihnen in Verbindung setzen! Related Content 3D-gedruckte Ersatzteile: On-Demand-Lösungen für Luft- und Raumfahrt, Verteidigung und industrielle Fertigung Erfahren Sie, wie 3D-gedruckte Ersatzteile als zuverlässige Ersatzlösungen in der Luft- und Raumfahrt, im Verteidigungsbereich und in der industriellen Fertigung eingesetzt werden. Nutzung des 3D-Drucks für die Automobilindividualisierung von AVI AVI Boston bindet moderne Technologie nahtlos in personalisierte und maßgeschneiderte Automobilteile wie etwa Armaturenbretter, Radargeräte, Türverkleidungen und vieles mehr ein. Das Unternehmen zeichnet sich durch sein Fachwissen aus, bahnbrechende audio-visuelle Anlagen zu verbauen, die sowohl die Ästhetik als auch die Funktionalität des Fahrzeugs untermalen.
