Gummiartige Materialien im 3D-Druck: Flexibilität für funktionale Anwendungen
Was ist TPU und warum eignet es sich für den 3D-Druck?
Thermoplastisches Polyurethan (TPU) gehört zur Werkstoffklasse der Thermoplastischen Elastomere (TPE). Diese Materialklasse kombiniert die Eigenschaften klassischer Kunststoffe mit gummiartigen Werkstoffen.
- Elastizität: Verformung unter Belastung mit Rückstellung in die ursprüngliche Form.
- Abrieb- und Chemikalienbeständigkeit: Geeignet für anspruchsvolle industrielle Anwendungen.
- Thermoplastische Verarbeitbarkeit: TPU lässt sich additiv fertigen, ohne die typischen Einschränkungen herkömmlicher Elastomere.
Viele gummiartige Materialien sind für additive Verfahren ungeeignet: Entweder fehlt die thermoplastische Verarbeitbarkeit oder die Prozessstabilität. TPU hingegen kann im Pulverbettverfahren reproduzierbar verarbeitet werden und bietet eine für Elastomere ungewöhnlich hohe Maßhaltigkeit.
Speedpart setzt hier auf TPU 70 Shore A – die weichste verfügbare Shore-Härte im Kunststoff-Lasersintern. Weicher geht es in diesem Verfahren nicht. Damit lassen sich Bauteile mit echter gummiartiger Flexibilität fertigen, die zugleich die Vorteile des SLS-Prozesses bieten: stabile Serienqualität, isotrope Eigenschaften und wirtschaftliche Produktion ab Stückzahl eins.
Dazu kommen die Vorteile, die der 3D-Druck allgemein zu bieten hat: Designfreiheit und komplexe Geometrien, die im Spritzguss kaum oder nur mit erheblichem Aufwand möglich wären, sowie Kosteneffizienz für Prototypen und kleinere Losgrößen, Wegfall von Werkzeugen, ressourcenschonender Materialverbrauch und die Optionen zur Leichtbauoptimierung.
Welche Produkte lassen sich mit TPU in 3D drucken?
Dank seiner Flexibilität, Abriebfestigkeit und chemischen Beständigkeit eignet sich TPU für eine Vielzahl industrieller Anwendungen: In der Medizintechnik werden beispielsweise orthopädische Einlagen oder flexible Verbindungselemente gefertigt, die individuell an den Patienten angepasst sind. In der Automobilindustrie finden sich Anwendungen wie Dichtungen, Manschetten oder Kabeldurchführungen, ideal durch die hohe chemische Beständigkeit gegen Öle und Fette. Auch im Konsumgüterbereich kommt TPU zum Einsatz – etwa bei Sportartikeln, ergonomischen Griffen oder Schutzelementen. In der Industrie wiederum überzeugen TPU-Komponenten als Schläuche oder Dämpfungselemente.
Haptik und Optik:
Das besondere Merkmal von TPU liegt in seiner gummiartigen Haptik. Bauteile fühlen sich weich und griffig an, gleichzeitig sind sie hoch belastbar und behalten ihre Form auch unter wiederholter Beanspruchung. Die angenehme Oberfläche macht TPU nicht nur funktional, sondern auch optisch attraktiv – ein Vorteil überall dort, wo Bauteile sichtbar bleiben oder in direktem Kontakt mit Anwendern stehen.
Unbehandelte Bauteile sind weiß und besitzen eine leicht raue Oberfläche. Hier setzt Speedpart auf professionelle Nachbearbeitung:
Durch chemisches Glätten wird die Oberfläche versiegelt, was die Dichtigkeit der Bauteile erhöht und gleichzeitig Haptik und Optik verbessert. Die Bauteile werden nicht nur geschmeidiger, sondern auch resistenter gegenüber Flüssigkeiten und Umwelteinflüssen.
Darüber hinaus bietet sich die Möglichkeit des Einfärbens, beispielsweise in Schwarz. Auf diese Weise entstehen homogene Oberflächen mit hochwertiger Anmutung, die funktionale und ästhetische Vorteile bringen. Die Kombination aus chemischem Glätten und Einfärben macht TPU-Bauteile zu echten Allroundern für anspruchsvolle Anwendungen.
Grenzen von TPU im 3D-Druck
TPU zeichnet sich durch eine hohe Rückstellkraft und Langzeitstabilität aus. Die hohe Schichtkohäsion im Lasersintern sorgt für isotrope Bauteileigenschaften – ein klarer Vorteil gegenüber manch anderem additiven Verfahren.
Doch so leistungsfähig TPU 70 im Lasersintern ist, es gibt Szenarien, in denen andere Verfahren die passende Ergänzung darstellen. Grenzen ergeben sich bei weicheren Shore -Härten für besonders elastische Bauteile, seriennahe Materialanforderungen oder Transparenz bzw. Farbvarianten.
Für Anwendungen, die mit TPU an Ihre Grenzen stoßen, bietet Speedpart ergänzende Verfahren wie Vakuumguss oder PolyJet an. PolyJet bietet noch weichere Shore-Härten, bis hin zu gummiähnlichen Anwendungen bis 26 Shore A. Vakuumgießen eignet sich, wenn seriennahe Materialien mit variabler Shore-Härte gefragt sind. Hier lassen sich zusätzlich weitere Anforderungen wie Transparenz oder Farbvarianten realisieren.
Ausblick
TPU im 3D-Druck steht sinnbildlich für den Wandel der additiven Fertigung: weg vom reinen Prototyping hin zur industriellen Serienfertigung. Für Unternehmen bedeutet das mehr Flexibilität in der Produktentwicklung, wirtschaftliche Prototypen- und Kleinserienfertigung sowie neue Gestaltungsoptionen.
Mit seiner Erfahrung im industriellen 3D-Druck elastischer Werkstoffe bietet Speedpart seinen Kunden nicht nur den Zugang zu TPU im SLS-Verfahren, sondern auch die Auswahl an ergänzenden Verfahren für spezifische Anforderungen. So entsteht ein praxisgerechtes Gesamtportfolio, das von der ersten Idee bis zur Serienfertigung trägt.
Über Speedpart
Die Speedpart GmbH ist Spezialist für 3D-Druck, Rapid Prototyping, Tooling und Manufacturing. Mit modernsten Fertigungstechnologien und langjähriger Expertise bietet das Unternehmen hochwertige Lösungen für anspruchsvolle industrielle Anwendungen. Kunden profitieren von kurzen Lieferzeiten, hoher Qualität und individueller Beratung.
Autoreninfo und Ansprechpartner für Rückfragen:
Vera Müller-Joos
Leitung Marketing und Zukunftsstrategien
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