Wenn Sie schon einmal TPU-3D-Drucker-Filament verwendet haben, hatten Sie vielleicht Probleme mit einem durch den Drucker verursachten Fadenziehen oder einer schlechten Schichthaftung. Dies wird oft durch Feuchtigkeit im TPU-Filament verursacht, was typischerweise passiert, wenn es nicht in einem luftdichten Behälter oder einer Verpackung gelagert wird. Versuchen wir also, dieses Phänomen besser zu verstehen und wie man das Problem behebt. Viel Spaß!
Was ist TPU?
Kurz gesagt, TPU-Filament (Thermoplastisches Polyurethan) ist ein beliebtes Filament bei Hobbyisten und Profis gleichermaßen, das sie in ihren 3D-Druckern verwenden. Es gilt allgemein als benutzerfreundliches und kostengünstiges weiches Material. Es wird für seine einzigartige Kombination aus gummiartiger Flexibilität und kunststoffähnlicher Verarbeitbarkeit geschätzt, was es ideal für eine Vielzahl von Situationen und Anwendungen macht.
Es ist jedoch auch hygroskopisch, was bedeutet, dass es Feuchtigkeit aus der Luft aufnimmt. Sie sollten sich dessen bewusst sein, denn es beeinflusst nicht nur die Art und Weise, wie Sie mit dem Material umgehen sollten, sondern auch, wie viel Sie bei der Lagerung Ihres verwendeten TPU-3D-Druck-Filaments berücksichtigen müssen.
Wenn Sie mehr über die Eigenschaften von TPU erfahren möchten, z. B. die Frage „Ist TPU wasserdicht?“, haben wir bereits einen weiteren Artikel verfasst, der das Filament hier detaillierter behandelt: TPU Filament Guide.
Hygroskopische Eigenschaften von TPU
Wie oben erwähnt, besitzt TPU hygroskopische Eigenschaften, die das Material anfällig für Feuchtigkeitsaufnahme machen. Dies liegt an der gesamten chemischen Struktur des Filaments und ist bei TPU nicht zu vermeiden.
Im Großen und Ganzen kann man sich TPU als eine Mischung aus harten und weichen Segmenten vorstellen, die zusammen Ihren 3D-gedruckten Objekten sowohl Festigkeit als auch Flexibilität verleihen. Dies schafft jedoch auch „Löcher“, die in wissenschaftlichen Begriffen als polare Stellen bezeichnet werden und es Wasserstoff ermöglichen, sich mit dem Material zu verbinden.
Nachfolgend haben wir die hygroskopischen Eigenschaften von TPU und die molekulare Struktur für die wissenschaftlich interessierten Leser hervorgehoben.
Starke polare chemische Bindungen
Urethanbindung (-NH-COO-): Dies ist die grundlegende chemische Bindung, die das Polymerrückgrat bildet und eine hohe Polarität aufweist.
Carbonyl- (C=O) und Amidgruppen (-NH-): Diese Gruppen sind sehr polar und haben eine natürliche Affinität zu Wassermolekülen.
Mechanismus der Wasserstoffbrückenbindung
- Wassermoleküle (H₂O) sind ebenfalls stark polar.
- Sauerstoff (O)- und Stickstoff (N)-Atome an der TPU-Kette bilden starke intermolekulare Wasserstoffbrückenbindungen mit Wasserstoff (H)-Atomen in Wassermolekülen, wodurch diese effektiv „eingeschlossen“ werden.
So erkennen Sie feuchtes TPU-Filament
Nun, da Sie wissen, dass TPU Feuchtigkeit aufnehmen kann, wie finden Sie heraus, ob es gebrauchsfertig ist oder ob Sie es vor der Verwendung in Ihrem 3D-Drucker trocknen müssen? Glücklicherweise gibt es ein paar Dinge, die Sie tun können, um Symptome von feuchtem Filament zu erkennen. Nachfolgend haben wir 3 verschiedene Anzeichen aufgelistet, anhand derer Sie feuchtes TPU-Filament erkennen können.
- Knister- oder Knallgeräusche vom Hot-End während des Drucks.
- Bildung kleiner Blasen im Filament oder Defekte auf der Oberfläche eines gedruckten Teils oder Modells.
- Nasses oder feuchtes Filament neigt dazu, sich klebrig und/oder spröde anzufühlen und verliert einen Teil seiner Flexibilität.
Fertiger Druck mit Kennnummer 2 aus der obigen Liste: kleine Blasen und Defekte. (Quelle: H3dSprint@printables)
Die Belastbarkeit des feuchten grauen Filaments nach dem Biegen ist deutlich geringer als die des trockenen blauen TPU-Filaments.
Der wichtigste Punkt ist Nummer 3, der getestet werden kann, bevor Sie mit dem Drucken mit dem Filament beginnen. Versuchen Sie also, das TPU-Filament in Ihrer Hand zu halten und zu sehen, ob es sich klebrig anfühlt oder ob es sich steifer anfühlt und beim Biegen schneller zurückspringt, als Sie sich erinnern. Wie Sie wissen, ist TPU ein ziemlich flexibles Filament, so dass Sie es ziemlich stark biegen können sollten, bevor es reißt.
So verhindern und trocknen Sie feuchtes TPU-Filament
Die beste Methode, um feuchtes TPU-3D-Filament in Ihren Drucken zu vermeiden, besteht darin, alle Ihre Materialien richtig zu lagern. Ist Feuchtigkeit bereits vorhanden, können wir natürlich auch Abhilfe schaffen.
Im Allgemeinen gibt es zwei verschiedene Methoden, die die konsistentesten Ergebnisse liefern, während die flexiblen 3D-Filamenteigenschaften erhalten bleiben.
Richtige Lagerung
- Verwenden Sie luftdichte, feuchtigkeitsdichte Beutel, wie z.B. vakuumversiegelbare Beutel mit Trockenmittel.
- Verwenden Sie trockene Lagerbehälter.
Es gibt auch andere Optionen, die Sie verwenden können, wie z. B. normale Plastiktüten mit Reißverschlüssen oder Klebeband, die eine feste Abdichtung gewährleisten, obwohl diese nicht so wiederverwendbar und praktisch für häufiges Drucken sind und auch anfälliger für Fehler.
Trockenes Filament
Wenn Sie glauben, dass Ihre TPU-Filamente Feuchtigkeit eingeschlossen haben könnten, kann keine noch so korrekte Lagerung das Problem beheben. Sie müssen stattdessen das Wasser manuell entziehen, indem Sie Ihr TPU-Filament zu Hause trocknen.
- Idealerweise verwenden Sie einen professionellen Filamenttrockner, da dies die effektivste Methode ist. In diesem Fall sind die empfohlenen Trocknungstemperaturen für TPU 50–60 °C für 4–6 Stunden.
- Alternativ können Sie manchmal auch Ihren herkömmlichen Backofen verwenden, obwohl dies eher ein DIY-Hack ist und die präzise Temperatur schwer zu kontrollieren ist. Seien Sie also vorsichtig, wenn Sie dies zu Hause versuchen.
Wenn Sie oft zu Hause drucken, könnte es sich lohnen, in eine spezielle Filamenttrocknungsmaschine zu investieren, da diese jetzt billiger werden, da mehr Menschen sie verwenden, und Ihnen auf lange Sicht einiges an Geld und Zeit sparen können.
Andererseits, wenn Sie lieber Geld sparen möchten, können Sie manchmal in größeren Städten 3D-Druck-Werkstätten und Makerspaces finden, die eine solche Maschine gegen eine geringe Gebühr oder sogar gelegentlich kostenlos zur Verfügung stellen. Dies kann eine gute Möglichkeit sein, trockene Filamente zu erhalten und die Trocknungsmaschinen zu testen und vielleicht sogar mit anderen Hobby-Enthusiasten in Kontakt zu treten!
Weitere Tipps zur Lagerung und Trocknung von Filamenten: So trocknen und lagern Sie 3D-Drucker-Filament.
Fazit
Letztendlich ist TPU ein sowohl starkes als auch flexibles 3D-Drucker-Filament, aber der Nachteil ist, dass seine hygroskopischen Eigenschaften es anfällig für Feuchtigkeitsaufnahme machen, was einen Druck schnell ruinieren kann. Aber das ist keine verlorene Sache.
Wenn Sie wissen, wie man die Warnzeichen eines feuchten Filaments erkennt und dass eine angemessene Filamentlagerung Ihre erste Verteidigungslinie ist, wird das Problem viel einfacher zu handhaben. Wenn Feuchtigkeit in Ihr Filament gelangt, bedenken Sie, dass ein Filamenttrockner die Investition wert ist, um sicherzustellen, dass Ihre 3D-Drucke zuverlässig und von hoher Qualität sind. Ein wenig vorbeugende Wartung hält Ihr vielseitiges TPU-Filament für Ihr nächstes großartiges Projekt bereit.