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使用 PreForm 打印设置编辑器更改 TPU 90A Powder 打印部件的硬度

使用 PreForm 打印设置编辑器更改 TPU 90A Powder 打印部件的硬度

TPU 90A Powder 是一种出色的材料,可用于在 Fuse 1+ 30W 中打印高质量弹性体部件,但基粉的高硬度使其不适用于某些应用。为每种硬度准备不同的材料不利于在单台打印机上实现高效的工作流程。

使用 PreForm 打印设置编辑器,可以修改 TPU 90A Powder 的硬度。对于许多打印应用来说,修改设置可以生成具有所需硬度的高质量打印件。与更换材料不同,更改打印设置不需要在打印之间进行任何额外的清洁或修改,您可以在同一工作流程中连续打印不同硬度的部件。然而,使用打印设置编辑器存在一定风险,可能导致某些部件出现故障或特征无法像在 90A 硬度下那样清晰。

有两个主要设置可用于控制 TPU 90A Powder 打印部件的硬度:

设置效果
填充激光功率

较低的激光功率不会将 TPU 烧结得过于紧密,从而使材料更柔软。

如果填充激光功率过低,部件可能根本无法烧结,特征也无法成型。

填充线间距

激光扫描间距越大,材料烧结不足,变得更柔软。

如果填充线间距过宽,表面会出现明显的间距缺陷,部件可能会剥落。

选择和修改打印设置

注:

以下分析和本文末尾提供的测试数据适用于 Fuse 1+ 30W 打印机。虽然该技术也适用于 Fuse 1 打印机,但参数变化和由此产生的部件硬度可能会有所不同,需要进行额外测试。

一系列 填充激光功率填充线间距 值将产生不同硬度的可用部件:

  • 填充激光功率: 15,000-28,500mW
  • 填充线间距: 0.12-0.45mm

注意:

请勿将填充激光功率设置高于 28500mW。激光烧结粉末产生的烟雾会损坏打印机中的光学元件。

可以在此处查看修改这些设置的结果。用于创建此图表的原始数据如下所示

部件硬度与填充线间距和填充激光功率

部件硬度与填充线间距和填充激光功率

在测试过程中,邵氏硬度最低可达 38A。一般来说,填充线间距在确定硬度方面起着更大的作用,而填充激光功率则放大了这种影响。例如,对于 60 邵尔 A 硬度,填充线间距为 0.35mm、填充激光功率为 21000mW 是一个不错的起点。

按照使用 PreForm 打印设置编辑器 (SLS)中的说明修改打印设置。

示例打印设置下载

以下是使用 TPU 90A Powder 实现邵氏 40A、50A、60A 和 80A 硬度的示例打印设置。在开发自己的打印设置时,请将这些设置作为起点,并结合上图和以下测试数据。

填充线间距对部件质量的影响

在填充线间距为 0.45mm 时,线间距会产生明显的表面效果,但特征通常仍然清晰可见。较厚的部件仍然可以使用较宽的间距进行打印,但可能会出现明显的缺陷,如下所示。Formlabs 不建议打印间距大于 0.45mm 的薄部件。

使用 TPU 90A Powder 打印的部件,填充线间距分别为 0.55mm 和 0.26mm

左:以 0.55mm 的填充线间距打印的部件
右:硬度大致相同的部件,但填充线间距为 0.26mm
这两个部件都是以平面与打印床平行的方式打印的,因此类似层线的效果纯粹是扫描间距的结果。在较宽间距打印的部件顶部,表面纹理也明显变差。

硬度变化对机械性能的影响

随着部件邵氏硬度的降低,体积密度也会降低,部件在微观层面上会变得更加泡沫化。这会影响硬度以外的其他机械性能以及部件的密封性。如果计划将部件用于需要一定机械阻力和耐磨性的应用,请务必对部件进行充分测试。

由于材料只进行了部分烧结,许多性能都会急剧下降,尤其是断裂伸长率 (EAB)、极限拉伸强度 (UTS) 和刚度。在长条上很容易看到这种情况,如图中的拉伸棒。最靠后的杆的邵氏硬度为 40A,中间杆的硬度为 60A,最前面的杆的硬度为 80A。40A 样品在自身重量作用下弯曲至工作面。

不同硬度的拉伸棒

为了更精确地量化这种影响,请参阅下面的图表。硬度从 90A 降低到 80A 可将部件的极限拉伸强度和最大应变降低 50% 以上。这使得部件在除粉时更容易撕裂,损坏精细特征。

UTS 与TPU 90A Powder 打印部件的邵氏 A 硬度
最大应变与TPU 90A Powder 打印部件的邵氏 A 硬度

注意事项

  • 硬度降低会增加打印问题的风险。
  • 由于 90A 的硬度是散装材料的硬度,因此无法将硬度大幅提高到 90A 以上。
  • 打印机之间和给定构建中都会出现打印床温度变化。这些因素会影响部件的最终硬度。一般来说,在整个成型过程中,硬度变化范围为 +/- 5 邵氏 A。硬度越接近主体材料(90A),变化越小。

原始测试数据

下表列出了 Formlabs 关于填充激光功率填充线间距对邵氏硬度影响的测试原始数据。在开发自己的打印设置时,可将此数据作为参考依据。

填充激光功率 填充线间距 硬度
15000 0.35 37.7
18000 0.12 90.1
18625 0.26 66.3
19400 0.43 40.4
20000 0.12 88.5
21100 0.33 62.7
22160 0.48 43.6
23150 0.22 78.6
24000 0.38 62.3
25000 0.12 89.8
25250 0.52 45.3
25800 0.28 74.9
27000 0.12 90.6
28500 0.12 89.8
28500 0.12 91.4
28500 0.13 90.7
28500 0.1325 89.5
28500 0.135 91.1
28500 0.14 91.6
28500 0.15 93.2
28500 -0.16 89.1
28500 0.175 87.7%
28500 0.2 92.2
28500 0.25 83.6
28500 0.25 80.4
28500 0.3 80.2
28500 0.35 73.7
28500 0.4 74.2
28500 0.4 77.7
28500 0.45 63.8
28500 0.5 57.1
28500 0.55 49.5