Impresión 3D con TPU

Introducción

En el artículo de hoy vamos a cubrir la impresión 3D con filamento TPU, uno de los plásticos más interesantes que podemos utilizar y cuyo uso es prácticamente desconocido respecto al PLA o PETG.

Normalmente cuando hacemos una impresión estándar, especialmente si estamos empezando, será hecha con PLA, y el producto que obtendremos será un plástico rígido.

Para la gran mayoría de impresiones usar un filamento rígido es necesario, no puedo imaginar una manilla de puerta flexible o una figura que se deforme al tacto.

La rigidez es obligatoria en una gran cantidad de piezas, y es algo que está bien porque podemos imprimir de manera rápida y sin problemas, de hecho la mayor parte de impresoras ya vienen con un pequeño rollo de PLA.

Pero lo cierto es que ya he hablado bastante de filamentos rígidos en mi guía de introducción a los distintos tipos de filamento y sus usos.

Hoy vamos a hablar de la otra cara de la moneda, el filamento flexible, para ese momento donde necesitas crear piezas que puedan aguantar grandes cantidades de fuerza.

¿Qué es el TPU?

El TPU (poliuretano termoplástico) es un polímero que se caracteriza por la capacidad para conservar su elasticidad y flexibilidad pese a ser sometido a un amplio estrés.

Como tal, el poliuretano elastómero no es algo nuevo en la industria del plástico, y se lleva utilizando décadas para la fabricación de productos de todo tipo, principalmente para sellos y juntas en varias industrias como la automotriz.

De hecho, podemos encontrarlo en una variedad de productos comunes, muchas fundas de teléfono móvil están hechas con este tipo de plástico.

La novedad como tal, llega en el formato de filamento, y es que el filamento flexible nos ofrece una variedad de características nuevas:

• Flexibilidad y elasticidad: Aguanta grandísimos esfuerzos y tiende a volver a su forma original.
• Resistencia al desgaste y abrasión: Es imposible de lijar y aguanta una cantidad muy alta de esfuerzos repetitivos.
• Resistencia a productos químicos: A diferencia del ABS y en similitud al PETG, no hay producto químico doméstico que pueda disolver o afectar al PETG.
• Variedad de durezas: No existe como tal un plástico flexible de única dureza, no es goma flexible sin más, existe la escala Shore que nos permite encontrar plásticos con diferentes graduaciones de flexibilidad.

Teniendo en cuenta estas características, podemos empezar a definir los usos base para el TPU. ¿Qué implican a efectos prácticos estas características?

Como comentaba antes, nos olvidamos de figuritas. Para entender este filamento debemos pensar dos cuestiones:

¿Mi pieza aguantará esfuerzos mecánicos? ¿Debo crear compartimentos estancos?

Si tu respuesta a una de las dos preguntas ha sido «Sí», podemos pasar al siguiente punto. (Y si ha sido «No» también.)

Usos prácticos del TPU

Ya conocemos las características de este tipo de filamento, y hemos hablado por encima de alguno de sus usos a nivel industrial, vamos a expandir esto para entender qué podemos hacer con nuestra impresora 3D.

Lo cierto es que el hecho de que sea un material a nivel profesional de «sellos y juntas» no debería desanimarte y es que es algo que desbloquea un nuevo nivel en la impresión 3D.

Empecemos por el uso más básico. Una funda de teléfono movil cuesta en un kiosko o tienda de centro comercial unos 15€.

Esos 15€ te supone una obtención instantanea del producto, este precio puede bajar a 10€ si estás dispuesto a esperar uno o dos días a través de un vendedor online nacional, y puede bajar a 5€ si compras en china y estás dispuesto a esperar una semana.

Muy bien. ¿Y si te costase 30 céntimos y la obtuvieses en 2 horas? Además con tu propio diseño personalizado en vez de conformarte con el estándar básico.

Por el tiempo de espera y un coste nulo tienes una capa de personalización y un ahorro de dinero a largo plazo.

Otra opción son las propias juntas, cuando tu quieres que un compartimento sea estanco debes tener una junta flexible que permita actuar como sello.

Esto te permitirá crear objetos que puedan ser sumergibles y por norma general más resistente a los elementos y al abuso diario, como pueden ser contenedores de objetos.

Incluso puedes llevarlo más lejos y experimentar haciendo una junta temporal para algo como el motor de un cortacesped.

En este canal no solo se puede apreciar lo que ha hecho el usuario con TPU si no que tiene más vídeos explicando el paso del tiempo y como ha afectado a sus juntas.

La clave no es querer hacer una junta para un motor en este caso, para eso venden kits, es entender las propiedades que ofrece y expandir la mente.

Esa misma junta puedes utilizarla para hacer un contenedor donde guardar algo importante y hacer que sea estanco, que no pueda entrar agua al recipiente.

Continuando con estos ejemplos automotrices, tu coche está lleno de uretano elastómero en silentblocks e incluso en topes para puertas.

Ya hablé en su momento de la mejora que le hice a mi Mazda MX-5 en los topes de las puertas al estar ya desgastados los de serie con el tiempo, aunque yo decidí utilizar ABS para tener un agarre sólido, el TPU podría haber sido un candidato idóneo para eliminar vibraciones y ruidos.

¿Cómo imprimir TPU sin fallos?

Hardware – ¿Qué impresora usar?

Una vez vistos algunos usos prácticos interesantes ya tenemos ideas para imprimir nosotros mismos y por ello es momento de pasar a la acción.

Lo primero que debemos de saber es que necesitaremos una impresora con un extrusor directo, como puede ser una Sovol SV06, esto es debido a que los extrusores de tipo Bowden tienen grandes limitaciones.

En una configuración de extrusor tipo Bowden, el extrusor está separado de la boquilla y el filamento se alimenta desde el extrusor hasta la boquilla a través de un tubo guía.

Esta configuración funciona bien con filamentos rígidos como el PLA y el ABS, pero puede presentar desafíos con materiales flexibles como el TPU por varias razones como la compresión del filamento o problemas con la retracción al ser mucho menor.

Ademas debemos de tener en cuenta que a día de hoy donde un extrusor directo es bastante barato, es una mejora que merecerá siempre la pena en términos de calidad, ya que el control de flujo de filamento es muchísimo mayor.

Una vez solucionado esto, ya tenemos todo el hardware que necesitaremos, pasemos a hablar nuevamente del filamento de tpu.

Preparativos y Tips

Como hemos comentado antes hay varias durezas, y esto no solo afectará al producto final si no a la calidad de la impresión, a más duro sea nuestro TPU será muchísimo más simple imprimirlo. ¿Por qué?

Cuanto más duro sea nuestro filamento encontraremos dos ventajas muy interesantes, la primera es que evitaremos atascos, pese a que un extrusor directo es el modo adecuado de trabajar con TPU, no evita que la flexibilidad traiga problemas, y es que puede atascarse igualmente.

La segunda y más importante, el TPU se adhiere muy bien en términos de capas, pero cuanto más blando sea más fácil será distorsionar la forma de la impresión en velocidades rápidas.

Para empezar te recomiendo un TPU duro, un 95A es una buena medida, con este obtienes los beneficios del filamento de poliuretano, es flexible, resiste la tracción y cualquier esfuerzo, y es casi tan simple como imprimir PLA.

Con estos dos factores en cuenta es muy sencillo tener una impresión sin fallos teniendo en cuenta las cuestiones habituales de la Impresión 3D.

A la hora de hacer impresiones, especialmente con Nylon, ABS y TPU es crucial revisar la humedad del filamento, no es muy importante en el resto, puede bajar un poco la calidad, pero aquí va a ser clave.

Si tu filamento está húmedo la adherencia entre capas será nula, es imposible imprimirlo.

Parametrización

Ya sabemos qué impresora necesitamos para imprimir TPU, como afecta el grado de dureza a la facilidad de impresión y que debemos librarnos de la humedad.

Es hora de pasar a nuestro laminador para ultimar los detalles, y es que aquí es donde el TPU es diferente del resto.

A nivel de temperatura de extrusor 240Cº-250Cº suele ser recomendable para prácticamente todos los filamentos de este tipo.

Tu influencer de referencia te dirá que debe ser algo menos porque los nuevos fabricantes especifican qué…

La diferencia en adhesión de capas y resistencia de las piezas finales es muy superior con 240-250Cº de extrusión que con los habituales 220Cº, que te permitirán imprimir igualmente la pieza pero con una calidad sub-estándar.

En el caso de la cama, la temperatura no afectará demasiado a su adhesión, la clave será utilizar un adhesivo sencillo como puede ser pegamento de barra, el mismo que usan los niños en el colegio. Una temperatura de 60Cº es suficiente si se utiliza adhesivo.

El desafio principal a la hora de imprimir este tipo de filamento flexible, por sus propiedades, viene en la velocidad y retracción.

Cada vez que pasa la boquilla del extrusor por la capa actual esta va a ser deformada por la elasticidad del materal. Si utilizamos una alta velocidad esto propiciará por un lado que nuestra pieza pueda salir ligeramente deforme en el mejor escenario, pero habitualmente hará que se despegue de la cama.

Debemos utilizar una velocidad baja, 50-60mm/s con una boquilla de 0.4mm es una buena referencia para empezar.

La retracción supone el segundo desafio de los materiales de este calibre, es flexible y por ello es propenso a los atascos, grandes cantidades de retracción suponen un handicap que puede hacer que el extrusor se atasque en algún punto.

Esto depende obviamente de la dureza del filamento, de tu modelo a imprimir y extrusor. El único consejo que te puedo dar es valor bajo de retracción y saber que los «pelillos» que quedan se eliminan fácilmente con un encendedor o mechero.

El SECRETO del TPU

La parametrización estándar suele ser suficiente cuando se realizan piezas sencillas, no obstante cuando se avanza de nivel, como cualquier cosa que merezca la pena en esta vida, existen grandes dificultades.

No obstante, te voy a confiar un secreto para mejorar la adhesión del TPU a la cama de tu impresora.

El TPU como tal no necesita calor para agarrarse a la cama si haces las cosas bien.

Para quedar pegado necesita una superficie adecuada y adhesivo.

Usando cinta de carrocero estándar y cualquier adhesivo como laca o pegamento podemos obtener una adhesión perfecta de TPU sin necesidad de calentar la cama.

En este caso, queda perfectamente agarrado a la cinta de carrocero superando con creces la adhesión de una cama de PEI calentada.

No es necesario utilizar la famosa cinta azul recomendada por influencers, a mí al menos, no me ha hecho falta.

Por un lado, el hecho de que el filamento flexible salga caliente genere la suficiente adhesión a la cinta, si además utilizamos cualquier adhesivo para pegarlo en frio, tiende a mantener una fuerte adhesión pese al movimiento continuo de la pieza por su flexibilidad.

Utilizando este método podrás subir la velocidad de tus impresiones sin que se despeguen.

Conclusión – Filamento flexible. ¿Sí o no?

Este filamento no vas a necesitarlo siempre, pero con este artículo espero dos cosas:

La primera es que aprendas a imprimirlo correctamente, he buscado mucha información cuando empecé a utilizarlo y me he encontrado muchas páginas web que no explican correctamente como hacerlo.

Detalles como la retracción son bien conocidos, pero aquellos como la dureza y la facilidad de impresión de los filamentos más duros parecen ser obviados.

La segunda cosa que espero, es que abras tu mente a las posibilidades que este filamento ofrece, desde cosas simples como llaveros, juntas y topes y muchas más.

A mí me gusta decir que el TPU no es un filamento protagonista porque la mayoría de proyectos tiene un rol pequeño o secundario, no obstante, es imprescindible en estos.