Flexibles PLA vs. TPU: Welches flexible Filament sollten Sie wählen?

Bei der Herstellung flexibler Teile im 3D-Druck kann die Wahl zwischen flexiblem PLA und TPU schwierig sein. Flexibles PLA ist eine Mischung aus Standard-PLA und Weichmachern, die eine moderate Flexibilität bei gleichzeitig guter Druckbarkeit ermöglicht. TPU (thermoplastisches Polyurethan) hingegen ist ein echtes thermoplastisches Elastomer, das sich durch hohe Dehnbarkeit, Schlagfestigkeit und Langlebigkeit auszeichnet. In diesem Artikel definieren wir beide Materialien und vergleichen ihre Eigenschaften, Druckeinstellungen, Nachbearbeitung und Kosten, damit Sie entscheiden können, welches Filament Ihren Anforderungen am besten entspricht.

Was ist flexibles PLA?

Flexibles PLA ist ein modifiziertes PLA-Filament, dem Weichmacher beigemischt werden, um Elastizität zu erzielen, ohne die anwenderfreundlichen Eigenschaften von PLA wesentlich zu beeinträchtigen . Es wird typischerweise bei 180–230 °C mit Betttemperaturen von 40–60 °C und Geschwindigkeiten von etwa 10–30 mm/s gedruckt. Dabei werden Standard-PLA-Profile mit einem etwas höheren Extrusionsmultiplikator verwendet. Obwohl es nicht die extreme Flexibilität von TPU erreicht, eignet sich flexibles PLA hervorragend für Anwendungen mit moderater Belastung und absorbiert weniger Feuchtigkeit, was auch nach der Lagerung zuverlässige Druckergebnisse ermöglicht.

Bildquelle: MatterHackers

Was ist TPU?

TPU ist ein thermoplastisches Polyurethan aus der Familie der thermoplastischen Elastomere (TPE) – ein Gummi - Kunststoff-Hybrid, der die Lücke zwischen Gummi und Kunststoff schließt. Es zeichnet sich durch eine Bruchdehnung von bis zu 600 % und eine Zugfestigkeit von ca. 25–50 MPa aus und eignet sich daher ideal für Bauteile, die häufigen Biegungen oder Stößen ausgesetzt sind. TPU wird typischerweise mit höheren Düsentemperaturen (220–250 °C) und niedrigeren Geschwindigkeiten (15–30 mm/s) verarbeitet und profitiert aufgrund seiner Weichheit oft von Direktantriebsextrudern .

Bildquelle: MatterHackers

Die Familie der thermoplastischen Elastomere

Thermoplastische Elastomere (TPEs) stellen eine vielseitige Polymerfamilie dar, die die vorteilhaften Eigenschaften von Thermoplasten und Elastomeren vereint. Diese einzigartige Kombination ergibt Materialien, die sich mit herkömmlichen 3D-Druckverfahren verarbeiten lassen und gleichzeitig Flexibilität und gummiartige Elastizität bieten.

Innerhalb dieser Materialfamilie gilt TPU (thermoplastisches Polyurethan) als Referenzmaterial, das für seine bemerkenswerte Haltbarkeit, hohe Bruchdehnung und ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber wiederholter Belastung bekannt ist. Seine Leistungsfähigkeit in Anwendungen, die kontinuierliches Biegen, Dehnen oder Stoßdämpfung erfordern, zeichnet es als echtes Elastomer aus.

Flexibles PLA ist im Gegensatz dazu eine modifizierte Variante von Standard-PLA, die für eine erhöhte Biegsamkeit entwickelt wurde. Anstatt das vollständig elastische Verhalten von TPU zu erreichen, bietet flexibles PLA eine ausgewogene Kombination aus Steifigkeit und moderater Flexibilität und eignet sich daher ideal für Prototypen, dekorative Drucke oder Bauteile, die nur geringfügigen Biegungen ausgesetzt sind.

Darüber hinaus ermöglichen Variationen innerhalb des TPE-Spektrums den Herstellern, die Materialeigenschaften durch Anpassung der chemischen Zusammensetzung und der Produktionsmethoden individuell zu gestalten, wodurch eine Reihe diskreter Optionen entsteht, die für spezifische Anwendungen geeignet sind.

Diese vielfältige Auswahl an thermoplastischen Elastomeren ermöglicht es Designern und Hobbybastlern, das optimale Filament je nach gewünschter Druckqualität, mechanischer Belastbarkeit und Funktionalität auszuwählen. Letztendlich hängen diese Entscheidungen von den individuellen Anforderungen Ihres Projekts ab.

Bildquelle: Wevolver

Mechanische Eigenschaften

** TPU ist in Elastizität und Haltbarkeit besser als flexibles PLA, lässt sich aber schwieriger drucken.

Druckbarkeit und Einstellungen

Nachbearbeitung und Endbearbeitung

• Schleifen / Lackieren : Flexibles PLA lässt sich leichter schleifen; die gummiartige Textur von TPU erschwert die Haftung der Farbe.

• Chemische Glättung : TPU kann mit Ethylacetat geglättet werden, während flexibles PLA sich verziehen kann.

Kosten und Verfügbarkeit

Flexibles PLA kostet durchschnittlich 25–30 US-Dollar pro Kilogramm und ist damit eine kostengünstige Wahl für Prototypen und Hobbybauteile. TPU kostet 30–40 US-Dollar pro Kilogramm , Spezialqualitäten (lebensmittelecht , hochhart ) 40–60 US-Dollar pro Kilogramm. Beide Materialien sind bei großen Anbietern wie MatterHackers, Hatchbox, Sunlu und NinjaTek erhältlich.