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Para la mayoría de las necesidades de impresión 3D, los filamentos PLA y ABS estándar son lo suficientemente fiables en términos de calidad del producto y facilidad de uso. Sin embargo, puede haber necesidades muy específicas que requieran un material de filamento de impresión 3D alternativo. Una de esas alternativas es el TPU o poliuretano termoplástico. En este artículo, analizamos las características únicas de los filamentos de TPU, sus aplicaciones, cómo trabajar con ellos y las mejores marcas disponibles actualmente en el mercado.
¿Qué es TPU?
Para comprender mejor el poliuretano termoplástico (TPU) y su utilidad, puede que valga la pena analizar su antecesor funcional: el elastómero termoplástico (TPE). Hasta hace unos años, el TPE era el material de elección para imprimir materiales flexibles.
El TPE es esencialmente un plástico con características similares a las del caucho. Puede estirarse hasta el doble de su longitud original y volver a su forma original sin deformarse permanentemente. Sin embargo, la suavidad del filamento de TPE dificultaba su uso. Con una dureza Shore de solo 85A, los filamentos de TPE tendían a ser manipulados de forma deficiente por extrusores que no estaban diseñados para filamentos flexibles.
El TPU es la variante más nueva y más firme del TPE. Al combinar segmentos de baja polaridad (o segmentos blandos) y segmentos de alta polaridad (o segmentos duros) en una sola cadena de polímero, el TPU ofrece una mejor combinación de elasticidad, rigidez y flexibilidad. El producto resultante tiene una dureza Shore ligeramente superior de 94A, lo que facilita su manejo por el mecanismo del extrusor de impresión 3D.
¿Cuáles son los beneficios de utilizar TPU?
El TPU es un producto que ofrece un conjunto de características únicas. Tiene una elasticidad similar a la del caucho, lo que lo distingue de los más comunes ABS y PLA. También es resistente a la abrasión y se ha demostrado que tiene un buen rendimiento incluso a bajas temperaturas. El TPU se ha utilizado generalmente para imprimir productos que necesitan doblarse o flexionarse durante la aplicación, como artículos deportivos, dispositivos médicos, calzado, balsas inflables, carcasas exteriores para dispositivos móviles y paneles de instrumentos de automóviles. También se ha utilizado para aplicaciones industriales debido a su resistencia a aceites, grasas y una variedad de solventes.
En términos de manejabilidad, el TPU es mucho más fácil de manejar que el TPE. La naturaleza extremadamente flexible del TPE hace que trabajar con él sea bastante problemático, especialmente cuando se utiliza un extrusor Bowden. La longitud del tubo entre el extrusor y el extremo caliente introduce un grado de complicación cuando se utiliza un filamento flexible, ya que el filamento puede contraerse dentro del tubo a medida que el extrusor lo empuja. Al tener una estructura más firme, el TPU soluciona la mayoría de los problemas al trabajar con filamentos de TPE.
La adhesión capa a capa del TPU suele ser excelente debido a su naturaleza muy suave. Esto significa que las impresiones hechas con TPU deberían ser muy duraderas.
¿Cómo se trabaja con TPU?
Recomendamos utilizar extrusores directos cuando se trabaja con filamentos flexibles. Como ya se ha mencionado, la longitud del tubo que el filamento necesita atravesar en un extrusor Bowden complica un poco el proceso. Aún es posible trabajar con un extrusor Bowden, pero puede ser necesario realizar ajustes adicionales en la configuración de la impresora para obtener buenos resultados. Las impresoras 3D más recientes que utilizan extrusores Bowden han sido diseñadas para reducir los problemas que surgen con los filamentos flexibles. Si no está seguro de las capacidades de su impresora, es mejor preguntar al fabricante si su modelo en particular está aprobado para su uso con filamentos flexibles.
Para los filamentos de TPE, se recomienda una temperatura de extrusión de 200 a 220 °C. También recomendamos utilizar una plataforma de cama calentada con una temperatura de 80 a 100 °C. El TPE tiene muy buenas características de adhesión, por lo que superficies como el vidrio o el aluminio no deberían ser un problema. Para obtener mejores resultados, seguimos recomendando utilizar cinta Kaptons o cinta de pintor azul.
Al trabajar con filamentos flexibles, es una buena idea imprimir a velocidades de impresión muy bajas. Los filamentos flexibles tienden a doblarse y contraerse bajo mucha tensión, por lo que imprimir rápido probablemente obstruirá el extrusor. Se recomienda una configuración de 15 mm/s, pero puede imprimir hasta 30 mm/s con resultados satisfactorios. Esto puede depender del modelo en particular que esté utilizando, por lo que es posible que deba comenzar con una configuración baja e ir aumentando poco a poco para ver qué funciona.
Los filamentos flexibles no son particularmente propensos a deformarse durante la impresión, por lo que puedes usar un ventilador de enfriamiento en configuración media o alta. Esto te permitirá conservar buenos detalles en tus impresiones, sin que se deformen ni se derritan. Aún así, recomendamos no usar un ventilador de enfriamiento en las primeras dos capas para garantizar una muy buena adherencia a la base.
A veces, las retracciones son necesarias cuando el diseño requiere que el extrusor recorra espacios largos sin imprimir. Sin embargo, las retracciones pueden ser particularmente problemáticas cuando se utilizan filamentos flexibles, ya que pueden ser sensibles a los movimientos rápidos. Recomendamos desactivar la retracción por completo, especialmente la primera vez que utilice filamentos flexibles. Si no se puede evitar, puede establecer una velocidad de retracción muy baja o minimizar la necesidad de retracción en el diseño.
¿Cuáles son las limitaciones del TPU?
El principal inconveniente de utilizar filamentos flexibles como el TPU es el reto adicional que supone manipularlos durante la impresión. Como hemos mencionado, no todas las impresoras 3D están equipadas para utilizar filamentos flexibles. Las impresoras que utilizan extrusores Bowden son especialmente problemáticas. Sin embargo, los modelos más nuevos ya deberían haber tomado medidas para ser más compatibles con los filamentos flexibles. La característica más firme del TPU también debería permitirle tener aplicaciones más diversas.
El TPU también puede tener características deficientes de unión, lo que genera impresiones con múltiples manchas y hilos. Deberá obtener el «punto ideal» de la combinación de temperatura de impresión, velocidad de impresión y velocidad de retracción para obtener una impresión de buena calidad con el TPU flexible.
Otro inconveniente de realizar impresiones con TPU es que no se les puede dar un acabado que les dé ese aspecto pulido y suave. A diferencia del PLA o el ABS, el TPU no se disuelve en productos químicos simples como la acetona. La impresión con TPU es muy similar a «lo que ves es lo que obtienes».
¿Cuáles son las mejores marcas de TPU disponibles?
Los filamentos flexibles como el TPU pueden satisfacer necesidades muy específicas en un nicho de mercado. Sin embargo, hay muy pocos productos similares en el mercado. Los fabricantes reconocen desde hace tiempo la demanda de filamentos flexibles y han respondido con una gran variedad de productos.
La línea Ninjaflex TPU de Ninjatek es probablemente la línea de filamentos de TPU más conocida en la actualidad. Están disponibles en tamaños de 1,75 mm y 3,00 mm y se venden en bobinas de 0,5 kg. Tienen una amplia selección de colores elegantes (Flamingo o Radiant Orchid, ¿alguien los conoce?), para que puedas dar rienda suelta a tu creatividad.
Ninjatek también tiene otra línea de filamentos de TPU. La línea de productos Cheetah fue creada para mejorar la experiencia del usuario en la impresión con filamentos flexibles al permitirles imprimir a velocidades más rápidas de hasta 60 mm/s. Ninjatek afirma que sus productos Cheetah se pueden imprimir con cualquier modelo de impresora 3D y a velocidades de ABS o PLA. Si no está seguro de si su impresora puede manejar filamentos flexibles, entonces la línea de productos Cheetah es su mejor opción.
La línea Polyflex de Polymaker es otra conocida línea de productos de filamentos de TPU. Se venden en tamaños de 1,75 mm y 3,00 mm y en bobinas de 0,75 kg. También hay una buena selección de colores disponibles, aunque bastante limitada en comparación con otros. Los comentarios sobre este producto han sido excelentes en todos los aspectos, por lo que no te equivocarás.
PRILINE tiene su propia línea de filamentos de TPU, que se venden en bobinas de 1 kg de 1,75 mm de diámetro. Con una selección de 7 colores para elegir, puedes ejercitar tu creatividad tanto como quieras. PRILINE recomienda que utilices sus filamentos de TPU con un extrusor de accionamiento directo y que imprimas a velocidades más bajas de lo normal.
Si no estás muy seguro de si te resultará cómodo imprimir con filamentos flexibles, puedes hacer pruebas iniciales con las bobinas pequeñas de 250 g que vende SAINSMART. Sus filamentos de TPU tienen un tamaño de 1,75 mm y están disponibles en una pequeña selección de colores. Si estás satisfecho con su producto, también puedes comprar sus filamentos de TPU en bobinas de 0,8 kg.
El resumen
| Material | Poliuretano termoplástico (TPU) |
| Aplicaciones | – Artículos deportivos – Calzado – Dispositivos médicos – Fundas exteriores para móviles – Balsas inflables – Paneles de instrumentos de automóviles |
| Propiedades | – Elasticidad similar a la del caucho – Resistencia a la abrasión – Resistencia a aceites, grasas y disolventes. – Más fácil de manipular que el TPE – Excelente adherencia capa a capa |
| Temperatura de impresión recomendada | 200 a 220 °C |
| Temperatura recomendada de la cama | 80 a 100 °C |
| Velocidad de impresión | Muy bajo; 15 mm/s a 30 mm/s |
| Adhesión | Cinta Kaptons o cinta de pintor azul |
| Enfriamiento | Sin ventilador de enfriamiento para las primeras 2 capas; ventilador de enfriamiento en configuración media a alta para todas las capas posteriores |
| Retracción | Se recomienda desactivar la retracción por completo; si no se puede evitar, la retracción se debe configurar a la velocidad mínima o se deben mantener los diseños con la retracción mínima en mente. |
Los filamentos de TPU son bastante difíciles de trabajar, pero son los mejores productos de filamentos que existen si desea imprimir productos flexibles y altamente resistentes a los impactos. Los filamentos flexibles aún no han alcanzado a los filamentos convencionales, como el PLA o el ABS, o incluso a las alternativas como el PETG, por la única razón de que pueden resultar difíciles de trabajar.
Afortunadamente, se están diseñando nuevas impresoras 3D para que funcionen mejor con filamentos flexibles. El TPU, en sí mismo, ya representa una mejora que hace que los filamentos flexibles sean más fáciles de usar. Es una dimensión completamente distinta de la impresión 3D con filamentos de plástico y esperamos haberte ayudado a abrirte más a sus emocionantes oportunidades.
Advertencia: las impresoras 3D nunca deben dejarse sin supervisión, ya que pueden suponer un riesgo de incendio.