Viele Elastomere sind für additive Verfahren ungeeignet, weil entweder die thermoplastische Verarbeitbarkeit oder die Prozessstabilität fehlt. Speedpart verarbeitet TPU im selektiven Lasersintern und bietet damit flexible Anwendungen vom Prototyp bis zur Kleinserie.
Die additive Fertigung eröffnet heute weit mehr als nur die Möglichkeit, starre Kunststoff- oder Metallbauteile herzustellen. Auch gummiartige Materialien haben ihren festen Platz im industriellen 3D-Druck gefunden und schaffen Lösungen, wo Elastizität, Belastbarkeit und Designfreiheit gleichermaßen gefragt sind. Für funktionale Bauteile im 3D-Druck hat sich dabei thermoplastisches Polyurethan (TPU) als Schlüsselmaterial etabliert.
TPU gehört zur Werkstoffklasse der thermoplastischen Elastomere (TPE). Diese Materialklasse kombiniert die Eigenschaften klassischer Kunststoffe mit elastomeren Werkstoffen. Die Elastizität ermöglicht die Verformung unter Belastung mit Rückstellung in die ursprüngliche Form. Durch die Abrieb- und Chemikalienbeständigkeit sind TPUs für anspruchsvolle industrielle Anwendungen geeignet. Zudem lässt sich TPU ohne die typischen Einschränkungen herkömmlicher Elastomere additiv verarbeiten. Es kann im Pulverbettverfahren reproduzierbar verarbeitet werden und bietet eine für Elastomere hohe Maßhaltigkeit.
Aus TPU mit 70 Shore A im Lasersinterverfahren gefertigtes Bauteil. (Foto: Speedpart)
Speedpart, Hasloch, setzt hier auf TPU mit 70 Shore A – die weichste verfügbare Shore-Härte im Kunststoff-Lasersintern. Damit lassen sich Bauteile mit 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 Spritzgießen kaum oder nur mit erheblichem Aufwand möglich wären, sowie Effizienz für Prototypen und kleinere Losgrößen, Wegfall von Werkzeugen, ressourcenschonender Materialverbrauch und die Optionen zur Leichtbauoptimierung.
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. Auch im Konsumgüterbereich kommt TPU zum Einsatz – etwa bei Sportartikeln, ergonomischen Griffen oder Schutzelementen. In der Industrie wiederum finden TPU-Komponenten als Schläuche oder Dämpfungselemente Anwendung.
TPU-Bauteile im Vergleich: unbehandelt (l.) und chemisch geglättet (r.). (Foto: Speedpart)
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 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.
In Schwarz eingefärbtes TPU-Bauteil. (Foto: Speedpart)
TPU zeichnet sich durch eine hohe Rückstellkraft und Langzeitstabilität aus. Die hohe Schichtkohäsion im Lasersintern sorgt für isotrope Bauteileigenschaften – ein Vorteil gegenüber manch anderem additiven Verfahren.
Doch so leistungsfähig TPU 70 im Lasersintern ist, gibt es 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 Vakuumgießen oder PolyJet an. PolyJet ermöglicht noch weichere Shore-Härten, bis hin zu 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.
