टीपीयू लचीली सामग्री के किनारे की कठोरता का चयन और लोचदार भाग डिजाइन: सीलिंग रिंग से शॉक-अवशोषित पैड तक अनुप्रयोग समाधान

परिचय: लचीली सामग्रियों की तट कठोरता प्रणाली

TPU (थर्मोप्लास्टिक पॉलीयुरेथेन) FDM 3D प्रिंटिंग में सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली लचीली सामग्री है। इसकी मुख्य विशेषताएं समायोज्य कठोरता सीमा और उत्कृष्ट लोच हैं। शोर कठोरता लचीली सामग्रियों की कठोरता को मापने के लिए एक मानक है और इसे दो पैमानों में विभाजित किया गया है: शोर ए (मुलायम रबर के लिए) और शोर डी (कठोर रबर के लिए)। एफडीएम प्रिंटिंग के लिए टीपीयू सामग्रियों की कठोरता सीमा आमतौर पर 60A-95A (शोर ए) होती है, जो "सॉफ्ट रबर" से लेकर "हार्ड सोल" तक की विस्तृत श्रृंखला को कवर करती है। किनारे की कठोरता में प्रत्येक 5A वृद्धि के लिए, सामग्री की कठोरता लगभग 15-20% बढ़ जाती है, और लोचदार मापांक 20-30% बढ़ जाता है। उचित कठोरता का चयन लोचदार भागों को डिजाइन करने में पहला कदम है, जो सीधे भागों की सीलिंग, कुशनिंग और पहनने के प्रतिरोध जैसे प्रमुख गुणों को निर्धारित करता है।

विभिन्न कठोरता के साथ TPU की प्रदर्शन तुलना

शोर 60A-70A (सॉफ्ट TPU): यह इरेज़र या सॉफ्ट सिलिकॉन के समान नरम लगता है। ब्रेक पर बढ़ाव 500-700% है, लोचदार मापांक 2-5 एमपीए है, और संपीड़न स्थायी विरूपण बड़ा (20-30%) है। नरम सील, शॉक-अवशोषित पैड, नरम टिका और लचीली सुरक्षात्मक आस्तीन के निर्माण के लिए उपयुक्त। नुकसान खराब पहनने के प्रतिरोध और कम आंसू प्रतिरोध हैं। शोर 80ए-85ए (मध्यम कठोरता टीपीयू): मध्यम अहसास, कार टायर या स्पोर्ट्स शू सोल के समान। ब्रेक पर बढ़ाव 400-600% है, लोचदार मापांक 10-20 एमपीए है, और संपीड़न स्थायी विरूपण 15-20% है। यह सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली कठोरता रेंज है और सीलिंग रिंग, शॉक अवशोषक, पहनने के लिए प्रतिरोधी भागों और लोचदार बकल के निर्माण के लिए उपयुक्त है। समग्र प्रदर्शन संतुलन. शोर 90ए-95ए (अर्ध-कठोर टीपीयू): यह कठोर तलवों या इंजीनियरिंग प्लास्टिक के समान कठोर लगता है। ब्रेक पर बढ़ाव 200-400% है, लोचदार मापांक 30-60 एमपीए है, और संपीड़न स्थायी विरूपण 10-15% है। कठोर सील, इंजीनियरिंग टिका, पहनने के लिए प्रतिरोधी गियर और अर्ध-कठोर ब्रैकेट के निर्माण के लिए उपयुक्त। यह इंजीनियरिंग प्लास्टिक के प्रदर्शन के करीब है और अभी भी लोच बनाए रखता है। शोर 95ए के ऊपर टीपीयू की कठोरता कठोर प्लास्टिक के करीब है, और इसका लोच लाभ कमजोर है। इसके स्थान पर आमतौर पर नायलॉन या एबीएस जैसी कठोर सामग्री का उपयोग किया जाता है।

सीलिंग रिंग डिजाइन और कठोरता चयन

सीलिंग रिंग टीपीयू प्रिंटिंग के सबसे विशिष्ट अनुप्रयोगों में से एक हैं। कठोरता चयन का सिद्धांत: स्थैतिक सील (जैसे ओ-रिंग और गैसकेट) नरम कठोरता (70A-80A) चुन सकते हैं, जो थोड़ी मात्रा में संपीड़न के तहत सीलिंग प्राप्त कर सकते हैं; गतिशील सील (जैसे पिस्टन सील, रोटरी सील) को सीलिंग और पहनने के प्रतिरोध को संतुलित करने के लिए मध्यम कठोरता (85A-90A) चुनने की आवश्यकता होती है; उच्च दबाव वाले सील (जैसे हाइड्रोलिक सिस्टम) को सील विफलता के कारण होने वाले अत्यधिक विरूपण से बचने के लिए अधिक कठोर कठोरता (90A-95A) चुनने की आवश्यकता होती है। डिज़ाइन बिंदु: जटिल आकृतियों के कारण होने वाले तनाव एकाग्रता से बचने के लिए सीलिंग रिंग के क्रॉस-सेक्शनल आकार को गोलाकार (ओ-आकार) या आयताकार (फ्लैट गैस्केट) बनाने की सिफारिश की जाती है; सीलिंग खांचे के आकार की सटीक गणना करने की आवश्यकता है, और सीलिंग रिंग का संपीड़न आमतौर पर 10-25% है; मुद्रण दिशा अनुशंसा करती है कि परतों के बीच अलगाव के कारण होने वाले रिसाव से बचने के लिए सीलिंग सतह परत अनाज की दिशा के लंबवत हो; घर्षण को कम करने और जीवन को बढ़ाने के लिए सीलिंग सतह को सिलिकॉन तेल या ग्रीस से लेपित किया जा सकता है। मामला: एक हाइड्रोलिक सिलेंडर कंपनी ने मूल नाइट्राइल रबर इंजेक्शन मोल्डेड भागों को बदलने के लिए पिस्टन सील को प्रिंट करने के लिए 85A TPU का उपयोग किया। लागत 70% कम हो गई और वितरण चक्र 2 सप्ताह से घटाकर 1 दिन कर दिया गया।

शॉक-एब्जॉर्बिंग पैड डिज़ाइन और कुशनिंग प्रदर्शन

शॉक-एब्जॉर्बिंग पैड के डिज़ाइन को प्रभाव ऊर्जा अवशोषण, रिबाउंड गति, थकान जीवन आदि जैसे कारकों पर विचार करने की आवश्यकता है। कठोरता चयन सिद्धांत: उच्च आवृत्ति कंपन वातावरण (जैसे मोटर बेस) के लिए, पर्याप्त कठोर समर्थन प्रदान करने के लिए एक कठिन कठोरता (85A-90A) चुनें; कम-आवृत्ति प्रभाव वाले वातावरण (जैसे बफर पैड) के लिए, बेहतर ऊर्जा अवशोषण प्रदान करने के लिए नरम कठोरता (70A-80A) चुनें; भारी उपकरण (जैसे मशीन टूल बेस) के लिए मल्टी-लेयर डिज़ाइन की आवश्यकता होती है: 90A-95A TPU का उपयोग निचली परत को समर्थन प्रदान करने के लिए किया जाता है, और 80A-85A का उपयोग मध्य परत के लिए किया जाता है TPU प्रभाव को अवशोषित करता है, और सतह परत जमीन की सुरक्षा के लिए 70A-75A TPU का उपयोग करती है। ज्यामितीय डिज़ाइन: शॉक अवशोषक पैड आमतौर पर बेलनाकार या प्रिज्म आकार में डिज़ाइन किए जाते हैं, जिनकी दीवार की मोटाई 8-15 मिमी होती है। अनुशंसित दीवार की मोटाई 8-15 मिमी है। यदि यह बहुत पतला है, तो शॉक अवशोषण प्रभाव खराब होगा, और यदि यह बहुत मोटा है, तो स्थिरता अपर्याप्त होगी। संपीड़न की मात्रा बढ़ाने और कठोरता को कम करने के लिए एक छत्ते की संरचना या एक खोखली संरचना को आंतरिक रूप से डिज़ाइन किया जा सकता है। घर्षण को बढ़ाने और विस्थापन को रोकने के लिए सतह को विरोधी पर्ची बनावट (जैसे हीरे के पैटर्न और लहरदार पैटर्न) के साथ डिजाइन किया जा सकता है। प्रदर्शन परीक्षण: आईएसओ 4652 मानक ( 100,000 चक्र होना चाहिए) के अनुसार गतिशील थकान जीवन का परीक्षण करने की सिफारिश की गई है।

टीपीयू की एफडीएम प्रिंटिंग के लिए मुख्य पैरामीटर

टीपीयू प्रिंटिंग अधिक कठिन है। मुख्य चुनौती यह है कि सामग्री की कोमलता खराब वायर फीडिंग और नोजल क्लॉगिंग का कारण बनती है। उपकरण आवश्यकताएँ: बोडेन एक्सट्रूडर या डायरेक्ट ड्राइव एक्सट्रूडर का उपयोग करने की अनुशंसा की जाती है। सॉफ्ट टीपीयू (5000 घंटे है। केस 3: एक खेल उपकरण कंपनी मूल रबर पैड को बदलने के लिए ट्रेडमिल शॉक-एब्जॉर्बिंग पैड प्रिंट करने के लिए 90ए टीपीयू का उपयोग करती है। शॉक-अवशोषित प्रभाव 15% बढ़ जाता है और वजन 30% कम हो जाता है। केस 4: एक खिलौना कंपनी चल टिकाओं की एकीकृत प्रिंटिंग प्राप्त करने के लिए सॉफ्ट डॉल जोड़ों को प्रिंट करने के लिए 65ए टीपीयू का उपयोग करती है, जिससे असेंबली का समय 80% कम हो जाता है। डिज़ाइन सुझाव: अचानक परिवर्तनों के कारण तनाव की सघनता से बचने के लिए टीपीयू भागों की दीवार की मोटाई एक समान होनी चाहिए; बकल डिज़ाइन को सामग्री की लोचदार पुनर्प्राप्ति पर विचार करने की आवश्यकता है, और प्रीलोड राशि 15-25% होने की अनुशंसा की जाती है; टीपीयू को अन्य सामग्रियों से जोड़ने के लिए इंटरफेरेंस फिट या एडहेसिव (जैसे साइनोएक्रिलेट) का उपयोग करने की अनुशंसा की जाती है, क्योंकि थ्रेडेड कनेक्शन प्रभाव खराब है।