TPU Filament Shore 60A, 70A, 80A, 95A: Unterschiede, Druckparameter, Anwendungen und warum weichere TPU-Grades schwieriger zu drucken sind.
TPU ist das meistgekaufte flexible Filament — aber "TPU kaufen" ist eine zu grobe Aussage. Shore 60A ist fundamental anders als Shore 95A. Wer das falsche Grade wählt, kämpft entweder mit einem Material, das sich nicht drucken lässt, oder mit einem Teil, das nicht weich genug ist. Dieser Guide klärt die Unterschiede.
Was ist TPU?
Thermoplastisches Polyurethan (TPU) ist ein Block-Copolymer aus harten Segmenten (Diisocyanat + Kettenverlängerer) und weichen Segmenten (Polyol). Das Verhältnis dieser Segmente bestimmt die Härte und Elastizität.
TPU vereint:
- Thermoplastische Verarbeitbarkeit (schmelzbar, extrudierbar)
- Elastomere Eigenschaften (dehnbar, rückfedernd)
- Gute Abriebfestigkeit
- Chemische Beständigkeit
Die Shore-Skala erklärt
Shore-Härte misst den Widerstand gegen das Eindringen einer Nadel. Für Elastomere wird Shore A verwendet (Shore D für härtere Kunststoffe).
Orientierungswerte Shore A:
- Shore 20A: Ohrläppchen-weich
- Shore 40A: Weicher Radiergummi
- Shore 60A: Weiches Silikon-Dichtung
- Shore 70A: Gummi-Handschuh
- Shore 80A: Autoreifen (Gummimischung)
- Shore 95A: Skateboard-Rolle
Unsere Produkte:
- TPU 60A (SI-TPU60A): Sehr weich, maximale Flexibilität
- TPU 70A (SI-TPU70A): Weich, gutes Gleichgewicht
- TPU 80A (SI-TPU80A): Mittelhöheres Niveau, gut druckbar
- technische FDM-Systeme TPU 95A: Steif für ein Elastomer, einfach zu drucken
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Druckbarkeit: Warum weicher schwieriger ist
Das kontraintuitive Paradox: Weiches TPU ist schwieriger zu drucken als hartes TPU.
Warum?
In einem Bowden-Extruder-System wird das Filament durch einen langen Teflonschlauch zum Hotend geführt. Bei steifem Material (95A) funktioniert das — das Filament ist fest genug, um den Druck des Extruder-Zahnrads zu übertragen, ohne nachzugeben.
Bei weichem TPU (60A, 70A) passiert folgendes: Der Extruder drückt, das weiche Filament biegt sich im Bowden-Schlauch, statt durchzurutschen. Das Ergebnis: "Grinding" am Extruder-Zahnrad, Unterstrangung, Verstopfung.
Lösung: Direktextruder. Bei einem Direktextruder ist der Abstand zwischen Zahnrad und Hotend minimal — das Filament hat keine Chance sich zu verbiegen. TPU 60A und 70A sollten nur auf Direktextruder-Druckern versucht werden.
technische FDM-Systeme offenes FDM-System und geschlossenes FDM-System
Beide haben Direktextruder — das ist gut. Trotzdem gilt: Über Mehrmaterial-System läuft TPU weniger weich als 95A oft nicht zuverlässig. Direct Single-Spool-Betrieb empfohlen.
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Druckparameter nach Shore-Härte
| Parameter | TPU 60A | TPU 70A | TPU 80A | TPU 95A |
|---|---|---|---|---|
| Drucktemp. | 210–230°C | 215–235°C | 220–240°C | 210–230°C |
| Betttemp. | 30–45°C | 30–45°C | 30–50°C | 25–40°C |
| Druckgeschwindigkeit | 10–20 mm/s | 15–25 mm/s | 20–35 mm/s | 30–50 mm/s |
| Rückzug | Minimal/aus | 0.5–1mm | 1–2mm | 1–3mm |
| Direktextruder | Pflicht | Pflicht | Empfohlen | Optional |
| Trocknung | 60°C, 6h | 60°C, 6h | 60°C, 6h | 60°C, 4h |
Allgemeine Tipps:
- Rückzug so klein wie möglich: TPU fädelt (stringing) wenig, wenn Rückzug übertrieben ist, entsteht ein Unter-Extrusion-Problem
- Erste Schicht bei 50% Geschwindigkeit
- PEI-Bett oder texturierte Platte für gute Haftung
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Anwendungen nach Shore-Härte
TPU 60A (sehr weich)
- Maximale Dämpfung: Sportgeräte-Protektoren, Stoss-Dämpfer
- Hochelastische Dichtungen für geringe Einpresskräfte
- Weiche Griffe und Ergonomie-Teile
- Katheter-Prototypen (in Kombination mit medizinischen Grades)
Nicht geeignet für: Teile mit Formstabilität-Anforderungen, dimensionskritische Teile.
TPU 70A
- Schuhsohlen-Prototypen (Balance Weichheit/Stabilität)
- Dämpfungselemente in Maschinen
- Medizinische Schlauch-Prototypen
- Verbindungsschläuche und weiche Kanäle
TPU 80A
- Technische Dichtungen (O-Ring-Ersatz für Prototypen)
- Automotive Gummiteile-Ersatz in der Entwicklung
- Industrielle Schläuche
- Etwas steifere Sohlen
- Greifer-Pads für Robotik
Gut geeignet als "Universal-TPU": leicht zu drucken, flexible Verwendung.
TPU 95A (technische FDM-Systeme)
- Schutzhüllen für Elektronik
- Leichte Dichtungen
- Mechanische Teile, die leichte Flexibilität benötigen
- Für Anwender, die zum ersten Mal TPU drucken
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TPU im Spritzguss vs. 3D Druck
Eine wichtige Anmerkung für Ingenieure, die TPU in der Serienproduktion einsetzen wollen:
TPU-Filament und Spritzguss-TPU-Granulat sind nicht identisch. Filamente werden aus bestimmten TPU-Grades formuliert, die für die Extrusion optimiert sind. Spritzguss-Grades haben andere Viskositätseigenschaften.
Das bedeutet: Ein TPU 80A Filament-Prototyp und das Serienbauteil aus Spritzguss-TPU 80A haben ähnliche, aber nicht identische Eigenschaften. Für Erstvalidierungen ist das in Ordnung. Für mechanische Qualifikations-Tests sollte man mit dem Spritzguss-Serienmaterial vergleichen.
Feuchtigkeitsempfindlichkeit von TPU
TPU ist hygroskopisch — es nimmt Luftfeuchtigkeit auf. Feuchtes TPU führt beim Drucken zu:
- Blasen und Silberschlieren auf der Oberfläche
- Schwaches Knacken oder Knistern aus dem Hotend
- Reduzierte mechanische Eigenschaften
Lagerung: In Vakuumbeuteln oder versiegelten Behältern mit Silicagel. Vor dem Drucken 6 Stunden bei 60°C trocknen.
Fazit
TPU-Filament ist in seiner Weiche-Bandbreite das vielseitigste Elastomer für den 3D Druck. Shore 80A ist der beste Einstiegspunkt — gut druckbar und für viele Anwendungen geeignet. Shore 60A und 70A bieten maximale Flexibilität, erfordern aber Direktextruder und Geduld.
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