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    TPE vs. TPU: Flexible Filamente und wie man sie richtig druckt

    TPE vs. TPU: Flexible Filamente und wie man sie richtig druckt

    Flexible Filamente ermöglichen Dinge, die man aus PLA oder PETG einfach nicht drucken kann: weiche Dichtungen, ible Abdeckungen, dämpfende Füße, Schutzecken, Griffe, Bänder, Kabeldurchführungen oder Teile, die sich biegen statt zu brechen. Gleichzeitig gilt aber, dass sie sich nicht wie gewöhnlicher harter Kunststoff verhalten. Im Extruder werden sie zusammengedrückt, nehmen gerne Feuchtigkeit auf, vertragen zu schnelle Bewegungen schlecht und können bei falschen Einstellungen den Hotend verstopfen oder sich um die Antriebsräder wickeln.

    Am wichtigsten ist die Wahl des richtigen Typs und der richtigen Härte. Die Bezeichnung TPE oder TPU auf der Spule sagt allein noch nicht alles aus. Für den Druck sind oft der Shore-A-Wert, die Konstruktion des Extruders und die Frage, wie langsam und gleichmäßig das Material zur Düse gefördert wird, wichtiger.

    Was bedeuten TPE und TPU?

    Visueller Vergleich von Spulen mit iblem TPU- und TPE-Filament für den 3D-Druck

    TPE ist eine umfassendere Gruppe thermoplastischer Elastomere. Dabei handelt es sich um Materialien, die sich gummiartig verhalten, sich beim Erwärmen aber ähnlich wie gewöhnliche Thermoplaste verarbeiten lassen. TPU ist eine spezifischere Untergruppe von TPE, genauer gesagt thermoplastisches Polyurethan.

    In der Praxis bedeutet das eine einfache Regel: Jedes TPU gehört zur TPE-Familie, aber nicht jedes TPE ist TPU. Als TPE verkauftes Filament ist häufig weicher, ibler und gummiartiger. Als TPU verkauftes Filament ist normalerweise steifer, abriebfester und etwas leichter zu drucken.

    Für den ersten Versuch mit iblem Material lohnt es sich daher, mit TPU 95A oder 98A zu beginnen. Es ist weiterhin ibel, lässt sich vom Extruder aber deutlich besser fördern als sehr weiche Materialien um 80A oder darunter.

    Shore-Härte: die entscheidende Zahl

    Diagramm des Zusammenhangs zwischen Shore-A-Härte und Reißfestigkeit bei iblen TPU-Materialien

    Oranges TPU-Filament mit der Härteangabe Shore A 95A und Beispielen ibler gedruckter Teile

    Shore A beschreibt, wie leicht sich ein Material eindrücken lässt. Je niedriger die Zahl, desto weicher und gummiartiger ist das Teil. Je höher die Zahl, desto fester und leichter zu drucken ist das Filament.

    Härte Gefühl in der Hand Druckbarkeit Typische Anwendung
    98A nahezu halbstarrer Flex am einfachsten Abdeckungen, Schutzteile, dämpfende Füße
    95A ibel, aber weiterhin gut geführt gute Wahl für den Anfang Gehäuse, Kabeldurchführungen, Halterungen, weichere mechanische Teile
    90A deutlich gummiartig erfordert langsameres Drucken Griffe, weiche Anschläge, Dichtungen
    85A sehr ibel idealerweise Direct Drive Bänder, weiche Überzüge, ergonomische Teile
    80A und weniger sehr weicher Gummi anspruchsvoll spezielle weiche Anwendungen, experimentelle Teile

    Wenn es vor allem um ein robustes Funktionsteil geht, wählen Sie eher TPU 95A. Wenn Sie einen weichen Griff, eine Dichtung oder ein Teil möchten, das sich deutlich verformen soll, sind TPE oder weicheres TPU sinnvoll. Rechnen Sie jedoch damit, dass weicheres Material eine niedrigere Geschwindigkeit, kürzere Retraktionen und eine besser geführte Filamentstrecke benötigt.

    TPE vs. TPU in der Praxis

    Aus TPU gedruckte ible Handyhülle als praktisches Anwendungsbeispiel für ibles Filament

    TPU ist die bessere Wahl, wenn das Teil wiederholtes Biegen, Reibung, Stöße oder den normalen Betrieb aushalten soll. Es eignet sich für Schutzecken, Maschinenfüße, Unterlagen, Gehäuse, Kabeldurchführungen, ible Halterungen, Kantenschutz und Teile für die Werkstatt. Es behält seine Form besser und verzeiht ungenaue Druckereinstellungen eher.

    Wählen Sie TPE, wenn eine weiche Haptik, Komfort und hohe Flexibilität im Vordergrund stehen. Es eignet sich für Griffe, Überzüge, einfache Dichtungen, weiche Anschläge, Bänder oder Teile, die eher wie Gummi als wie Kunststoff wirken sollen. Schwächen sind meist die geringere Genauigkeit, der langsamere Druck und die höhere Empfindlichkeit gegenüber der Filamentführung.

    Für die Auswahl im Online-Shop ist es sinnvoll, dem Kunden drei Fragen zu stellen: Soll das Teil vor allem robust oder vor allem weich sein? Soll es sich nur ein wenig oder stark biegen? Wird auf einem Direct Drive oder einem Bowden-System gedruckt? Die Antworten führen oft schneller zur richtigen Wahl als die reine Materialbezeichnung.

    Welchen Drucker benötigen Sie?

    Am besten funktioniert ein Direct-Drive-Extruder, da das Filament einen kurzen Weg von den Antriebsrädern zur Düse hat. Weiches Material verdreht sich weniger, federt in der Bowden-Röhre weniger und die Reaktion auf Retraktionen ist besser vorhersehbar.

    Ein Bowden-Drucker ist nicht automatisch ausgeschlossen, aber halten Sie sich an härteres TPU 95A oder 98A, reduzieren Sie die Geschwindigkeit und übertreiben Sie es nicht mit den Retraktionen. Je länger und schlechter geführt die Filamentstrecke ist, desto größer ist das Risiko, dass sich das Material in der Röhre wie eine Feder zusammendrückt und der Durchfluss zu schwanken beginnt.

    Bei jedem Drucker hilft:

    • die Düse vor dem Druck zu reinigen, idealerweise per Cold Pull, wenn Unregelmäßigkeiten auftreten,
    • den Anpressdruck der Antriebsräder so weit zu lockern, dass das Filament nicht angeknabbert wird,
    • scharfe Kanten und Lücken in der Filamentstrecke zu beseitigen,
    • die Spule mit möglichst geringem Widerstand zu führen,
    • nicht durch eine lange, komplizierte Führung zu drucken, wenn sie sich umgehen lässt.

    Ausgangseinstellungen für TPU 95A

    Betrachten Sie sie als Startprofil und nicht als allgemeingültige Wahrheit. Jede Marke und jeder Drucker kann eine kleine Anpassung erfordern.

    Einstellungen Empfohlener Startwert
    Düsentemperatur 220 bis 240 °C
    Druckbetttemperatur 40 bis 60 °C, bei manchen Oberflächen auch ohne Heizung
    Geschwindigkeit der Außenwände 15 bis 25 mm/s
    Füllgeschwindigkeit 20 bis 35 mm/s
    Maximaler Volumenstrom etwa 1,5 bis 3 mm3/s abhängig von Härte und Hotend
    Schichthöhe 0,2 mm als sicherer Anfangswert
    Retraktion Direct Drive 0,2 bis 1 mm
    Retraktion Bowden der niedrigste funktionierende Wert, oft 1 bis 3 mm
    Lüfter niedrig bis mittel, abhängig von Überhängen und Schichthaftung
    Brim sinnvoll bei schmalen, hohen oder weichen Teilen

    Beginnen Sie bei weicherem TPE und TPU 85A noch langsamer. Eine Geschwindigkeit von 10 bis 20 mm/s ist kein Fehler, sondern oft der Unterschied zwischen einem stabilen Druck und einem steckengebliebenen Filament.

    Trocknen und Lagern

    Flexible Filamente sind hygroskopisch. Sie nehmen Feuchtigkeit aus der Luft auf und verhalten sich beim Drucken anschließend unruhig. Typische Anzeichen sind Knacken in der Düse, Bläschen auf der Oberfläche, matte Flecken, übermäßiges Stringing und eine schlechtere Haftung zwischen den Schichten.

    Es lohnt sich, eine neue Spule vor einem wichtigen Druck zu trocknen, auch wenn sie versiegelt war. Für die meisten TPU ist 50 bis 60 °C über 4 bis 8 Stunden ein sicherer Richtwert für den Anfang. Prüfen Sie jedoch immer die Empfehlung des Herstellers für das jeweilige Filament, da manche Mischungen mehr und andere weniger vertragen. Bewahren Sie die Spule nach dem Trocknen in einer geschlossenen Box mit Silikagel auf. Bei längeren Drucken hilft es, direkt aus der Trockenbox zu drucken.

    Haftung auf dem Druckbett

    TPU und TPE haften oft sogar zu gut auf dem Druckbett. Auf glattem PEI, Glas oder einer ähnlich stark haftenden Oberfläche kann es besser sein, eine dünne Schicht Klebstoff nicht zur Verbesserung der Haftung, sondern als Trennschicht aufzutragen. Dadurch lässt sich das Teil leichter entfernen und das Risiko einer Beschädigung der Druckfläche wird reduziert.

    Die erste Schicht sollte langsamer und eher sanft aufgelegt als zerquetscht werden. Eine zu niedrig eingestellte Düse erhöht den Druck im Hotend, was bei iblen Materialien schnell zu Unterextrusion oder einem Feststecken im Extruder führt. Wenn Sie bei PLA eine stark angedrückte erste Schicht bevorzugen, reduzieren Sie den Druck bei TPU etwas.

    Bei kleinen Teilen reicht normalerweise ein Skirt. Bei hohen, schmalen Teilen, dünnen Dichtungen oder Objekten mit kleiner Kontaktfläche fügen Sie ein Brim hinzu. Verwenden Sie ein Raft nur ausnahmsweise, da sich ible Stützstrukturen schlechter entfernen lassen als bei harten Materialien.

    Slicer: Was zuerst geändert werden sollte

    Stellen Sie zunächst eine niedrige Geschwindigkeit und einen stabilen Durchfluss ein. Bei modernen schnellen Druckern reicht es nicht, nur die Geschwindigkeit in den sichtbaren Feldern zu reduzieren. Prüfen Sie auch den maximalen Volumenstrom des Materials. Wenn dieser zu hoch eingestellt ist, kann der Slicer in manchen Abschnitten weiterhin mehr Material einplanen, als das Filament stabil liefern kann.

    Halten Sie die Retraktion niedrig. Flexibles Filament wird beim Zurückziehen gedehnt und zusammengedrückt, sodass eine lange Retraktion Stringing möglicherweise nicht beseitigt, sondern stattdessen das Risiko einer Verstopfung erhöht. Beginnen Sie mit einem kleinen Wert, testen Sie einen Retraktionsturm oder ein einfaches Modell mit zwei Säulen und passen Sie die Einstellung in kleinen Schritten an.

    Reduzieren Sie auch Beschleunigung und Jerk. Abrupte Bewegungsänderungen können Druckschwankungen in der Düse und schlechtere Ecken verursachen. Für eine schönere Oberfläche hilft oft ein gleichmäßiger, langsamer Druck mehr als eine aggressive Optimierung der Retraktionen.

    Die Anzahl der Wände und die Füllung verändern die resultierende Flexibilität direkt. Mehr Perimeter, mehr obere und untere Schichten sowie eine dichtere Füllung erzeugen ein steiferes Teil. Wenn Sie ein weiches Bauteil möchten, versuchen Sie es mit zwei Wänden, einer geringeren Füllung und einem Muster, das Verformung zulässt. Wenn Sie eine robuste Unterlage oder einen Anschlag möchten, erhöhen Sie die Anzahl der Wände und die Füllung.

    Häufigste Probleme und schnelle Lösungen

    Problem Wahrscheinliche Ursache Was Sie versuchen können
    Filament wickelt sich an den Antriebsrädern auf zu hoher Anpressdruck, hohe Geschwindigkeit, weiches Material Anpressdruck lockern, langsamer drucken, Filamentführung prüfen
    Unterextrusion nach einigen Minuten zu hoher Durchfluss oder Widerstand im Hotend Temperatur um 5 °C erhöhen, Geschwindigkeit reduzieren, Düse reinigen
    Viele Fäden zwischen den Teilen feuchtes Filament oder ungeeignete Retraktion Spule trocknen, Temperatur senken, Retraktion in kleinen Schritten abstimmen
    Teil lässt sich nicht vom Druckbett lösen TPU haftet zu stark beim nächsten Mal eine Trennschicht verwenden und das Druckbett abkühlen lassen
    Oberfläche weist Bläschen auf Feuchtigkeit im Material Filament trocknen und trocken lagern
    Teil ist zu steif zu viele Wände oder zu viel Füllung Anzahl der Perimeter reduzieren, Füllung verringern, eine niedrigere Shore-Härte wählen
    Teil ist zu weich zu wenig Material in der Konstruktion Wände hinzufügen, Füllung erhöhen, härteres TPU wählen

    Teile aus iblem Filament konstruieren

    Denken Sie bei iblen Materialien nicht nur an das Material, sondern auch an die Geometrie. Eine dünne Wand aus TPU 95A kann angenehm weich sein, während ein massiver Block aus demselben Material überraschend steif wird. Umgekehrt kann weiches TPE mit hoher Füllung funktional, aber beim Drucken anspruchsvoll sein.

    Verwenden Sie für Dichtungen einfache Profile, eine ausreichende Breite und eher abgerundete Kanten. Für dämpfende Füße haben sich Hohlräume, Gitter oder eine geringere Füllung bewährt, damit sich das Teil verformen kann. Fügen Sie bei Schutzkappen Fasen an den Kanten hinzu und übertreiben Sie es nicht mit präzisen Schnappdetails, da ibles Material nicht so scharf reagiert wie PETG oder ABS.

    Planen Sie Stützen sorgfältig. Flexible Stützen lassen sich schlechter entfernen und können die Oberfläche beschädigen. Wenn möglich, drehen Sie das Modell so, dass es ohne Stützen gedruckt werden kann, oder fügen Sie eigene abbrechbare Elemente mit größerem Spiel hinzu.

    Empfohlenes Vorgehen für den ersten Druck

    1. Wählen Sie TPU 95A oder 98A.
    2. Trocknen Sie die Spule und bereiten Sie eine trockene Lagerung vor.
    3. Reinigen Sie die Düse und prüfen Sie, dass das Filament nirgendwo hängen bleibt.
    4. Stellen Sie eine Geschwindigkeit von etwa 20 mm/s und niedrige Retraktionen ein.
    5. Verwenden Sie ein einfaches Testmodell: eine dünne Unterlage, eine Kabeldurchführung oder eine kleine Halterung.
    6. Passen Sie nach dem ersten Druck immer nur eine Sache an: Temperatur, Retraktion, Geschwindigkeit oder Anpressdruck des Extruders.
    7. Drucken Sie erst dann ein größeres Teil, wenn das Profil funktioniert.

    Zusammenfassung

    TPU ist für die meisten Anwender der beste Einstieg in die Welt der iblen Filamente. Die Härten 95A und 98A bieten ein gutes Verhältnis aus Flexibilität, Robustheit und Druckbarkeit. TPE und weicheres TPU sind sinnvoll, wenn Sie ein wirklich gummiartiges Gefühl, einen weichen Griff oder eine deutliche Verformbarkeit benötigen, erfordern jedoch einen langsameren Druck und einen besser vorbereiteten Drucker.

    Den größten Unterschied beim Ergebnis macht normalerweise nicht ein einzelner geheimer Wert im Slicer, sondern die Summe der Grundlagen: trockenes Filament, ein kurzer und reibungsloser Weg zur Düse, niedrige Geschwindigkeit, eine angemessene Temperatur, geringe Retraktion und eine geeignete Modellkonstruktion. Wenn Sie diese Punkte beachten, werden ible Materialien von einer anspruchsvollen Spezialanwendung zu einem praktischen Werkzeug für Teile, die federn, dämpfen und etwas aushalten sollen.

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