Pokud jste už někdy používali TPU filament pro 3D tiskárny, možná jste se setkali s problémy, jako je silný stringing vytvářený tiskárnou nebo špatná přilnavost vrstev. To je často způsobeno vlhkostí v TPU filamentu, ke které obvykle dochází, pokud není skladován ve vzduchotěsné nádobě nebo obalu. Zkusme tedy tento jev lépe pochopit a zjistit, jak problém vyřešit. Přejeme příjemné čtení!
Co je TPU?
Stručně řečeno, TPU filament (Thermoplastic Polyurethane) je oblíbený filament mezi hobby uživateli i profesionály, kteří jej používají ve svých 3D tiskárnách, a obecně je považován za uživatelsky přívětivý a cenově dostupný měkký materiál. Je ceněn pro svou jedinečnou kombinaci pružnosti podobné gumě a zpracovatelnosti podobné plastu, díky čemuž je ideální pro širokou škálu situací a použití.
Zároveň je však hygroskopický, což znamená, že absorbuje vlhkost ze vzduchu. Je důležité si toho být vědom, protože to ovlivňuje nejen způsob práce s materiálem, ale také to, jak pečlivě je třeba skladovat již otevřený TPU filament pro 3D tisk.
Pokud se chcete dozvědět více o vlastnostech TPU, včetně odpovědí na otázky jako „Je TPU voděodolný?“, již jsme připravili další článek, který se tomuto filamentu věnuje podrobněji: Průvodce TPU filamentem.
Hygroskopické vlastnosti TPU
Jak již bylo zmíněno výše, TPU má hygroskopické vlastnosti, díky kterým je materiál náchylný k absorpci vlhkosti. Je to způsobeno celkovou chemickou strukturou filamentu a u TPU se tomu nelze vyhnout.
Zjednodušeně si můžete TPU představit jako kombinaci tvrdých a měkkých segmentů, které společně poskytují 3D tištěným objektům pevnost i pružnost. Zároveň to však vytváří „místa“, která se ve vědecké terminologii označují jako polární místa a umožňují vodíku vytvářet vazby s materiálem.
Níže jsme zvýraznili hygroskopické vlastnosti TPU a také to, jak vypadá jeho molekulární struktura pro čtenáře, kteří se zajímají o vědeckou stránku věci.
Silné polární chemické vazby
Uretanová vazba (-NH-COO-): Jedná se o základní chemickou vazbu tvořící polymerní řetězec, která má vysokou polaritu.
Karbonylové (C=O) a amidové (-NH-) skupiny: Tyto skupiny jsou velmi polární a mají přirozenou afinitu k molekulám vody.
Mechanismus vodíkových vazeb
- Molekuly vody (H₂O) jsou také silně polární.
- Atomy kyslíku (O) a dusíku (N) v řetězci TPU vytvářejí silné mezimolekulární vodíkové vazby s atomy vodíku (H) v molekulách vody a účinně je „zachycují“.
Jak rozpoznat vlhký TPU filament
Nyní už víte, že TPU může absorbovat vlhkost. Jak ale zjistit, zda je vhodný k použití, nebo zda jej před vložením do 3D tiskárny potřebujete vysušit? Naštěstí existuje několik způsobů, jak rozpoznat příznaky vlhkého filamentu. Níže uvádíme 3 různé znaky, podle kterých můžete vlhký TPU filament identifikovat.
- Během tisku slyšíte z hotendu praskání nebo pukání.
- Uvnitř filamentu se tvoří malé bublinky nebo se na povrchu vytištěného dílu či modelu objevují vady.
- Vlhký filament bývá na dotek lepkavý a/nebo křehký a ztrácí část své pružnosti.
Hotový výtisk ukazující znak číslo 2 z výše uvedeného seznamu: malé bublinky a vady. (Zdroj: H3dSprint@printables)
Pružnost vlhkého šedého filamentu po ohnutí je výrazně nižší než u suchého modrého TPU filamentu.
Nejdůležitější je bod číslo 3, který lze otestovat ještě před zahájením tisku. Zkuste tedy TPU filament vzít do ruky a zkontrolovat, zda působí lepkavě, je tužší než obvykle nebo se po ohnutí vrací do původního tvaru rychleji, než si pamatujete. Jak víte, TPU je poměrně pružný filament, takže by mělo být možné jej poměrně výrazně ohnout, než praskne.
Jak zabránit navlhnutí TPU filamentu a jak jej vysušit
Nejlepším způsobem, jak se vyhnout problémům s vlhkým TPU filamentem při 3D tisku, je správně skladovat všechny materiály. Pokud už však filament vlhkost absorboval, lze tento problém také napravit.
Obecně existují dvě různé metody, které poskytují nejkonzistentnější výsledky a zároveň zachovávají vlastnosti flexibilního 3D filamentu.
Správné skladování
- Používejte vzduchotěsné sáčky s bariérou proti vlhkosti, například vakuově uzavíratelné sáčky s vysoušedlem.
- Používejte suché skladovací nádoby.
Existují také další možnosti, například běžné plastové sáčky uzavřené stahovacími páskami nebo páskou, které zajistí pevné utěsnění. Ty však nejsou tak opakovaně použitelné ani praktické pro častý tisk a zároveň jsou náchylnější k selhání.
Sušení filamentu
Pokud se domníváte, že vaše TPU filamenty mohly uvnitř zachytit vlhkost, samotné správné skladování už tento problém nevyřeší. Vodu bude nutné odstranit ručně vysušením TPU filamentu doma.
- Ideální je použít profesionální sušičku filamentů, protože jde o nejúčinnější metodu. V tomto případě je doporučená teplota sušení TPU 50–60 °C po dobu 4–6 hodin.
- Alternativně lze někdy použít běžnou domácí troubu, jde však spíše o domácí řešení a přesná kontrola teploty může být obtížná. Pokud to zkoušíte doma, buďte proto opatrní.
Pokud doma tisknete poměrně často, může se vyplatit investovat do speciální sušičky filamentů. Ty jsou nyní stále levnější, protože je používá více lidí, a z dlouhodobého hlediska vám mohou ušetřit značné množství peněz i času.
Pokud naopak chcete ušetřit peníze, můžete ve větších městech někdy najít dílny zaměřené na 3D tisk nebo makerspaces, které mají sušičku filamentů k dispozici za malý poplatek nebo příležitostně dokonce zdarma. Může to být dobrý způsob, jak filament vysušit a zároveň si sušičku vyzkoušet, a možná se také spojit s dalšími nadšenci do 3D tisku!
Další tipy pro skladování a sušení filamentu najdete zde: Jak sušit a skladovat filament pro 3D tiskárny.
Závěr
TPU je pevný a zároveň flexibilní filament pro 3D tiskárny, jeho nevýhodou však je, že kvůli svým hygroskopickým vlastnostem snadno absorbuje vlhkost, což může výtisk rychle znehodnotit. Tento problém však není neřešitelný.
Pokud víte, jak rozpoznat varovné příznaky vlhkého filamentu a chápete, že správné skladování filamentu je první linií ochrany, je řešení tohoto problému mnohem jednodušší. Pokud se do filamentu dostane vlhkost, mějte na paměti, že investice do sušičky filamentů se vyplatí, pokud chcete zajistit spolehlivé a kvalitní 3D výtisky. Trocha preventivní údržby udrží váš univerzální TPU filament připravený na další skvělý projekt.