TPU（熱塑性聚氨酯彈性體）作為一種高分子聚合物材料，具有良好彈性、耐磨、耐油和力學性能，在多個領域得到應用。3D打印技術進一步拓展了TPU材料的應用范圍，但打印過程中的工藝參數對成品的力學性能和表面質量有著明顯影響。

工藝參數對TPU打印質量的影響

TPU材料的3D打印質量受多種工藝參數影響，其中比較主要的包括打印層高、打印溫度、填充率、填充方向、打印速度等。

研究表明，3D打印工藝參數對TPU試樣的力學性能有可見影響。通過調整這些參數，可以提升打印件的拉伸強度、彎曲強度和表面質量。

試驗分析表明，打印層高、打印速度和單道寬度等參數對CAF/TPU復合材料的綜合力學性能影響較為明顯。

參數組合的探討

根據相關研究，在打印層高0.2mm、打印溫度220℃、填充率40%、填充方向0°時制備的TPU試樣，表現出相對理想的綜合力學性能。

該參數組合下的試樣平均抗拉強度達到（48.01±1.49）MPa，延伸率為（258±16.52）%。這一結果表明，合理的參數配置能夠同時兼顧打印強度和柔韌性。

通過分析發現，對各參數對力學性能影響程度相對較大的依次為：填充方向、填充率、打印溫度、打印層高。而對斷裂伸長率的影響則依次為：打印層高、填充角度、打印溫度、填充率。

處理打印中的常見問題

TPU打印過程中較常見的問題是打印件破損、不完整或斷開。這通常由以下幾個因素引起：耗材或料盤有雜質遮擋成型區域導致孔洞；料盤的離型膜或打印機有遮擋物；打印屏幕存在異常點或破裂。

處理這些問題的方案包括：先檢查打印屏幕，通過屏幕檢測觀察孔洞對應位置是否有異常點或雜質，并清潔打印屏幕；把料盤的耗材過濾并倒出，檢查離型膜上是否有遮擋物或雜質；清潔成型平臺板，用酒精清洗并保證平臺成型區域不能有突出物或者工件殘渣。

對于殼體類工件打印時出現的層紋與破裂問題，可以通過改變打印件擺放位置（如傾斜擺放）或使用軟件在工件處開一個小孔釋放真空環境來解決。

提升打印效果的實用技巧

除了基本參數調整外，還有一些實用技巧可以進一步改善TPU材料的打印效果。TPU柔性耗材具有較強的吸水性，耗材受潮后易出現拉絲、漏料、堵頭等問題。

打印前進行干燥處理可改善這些問題。建議將TPU耗材在70℃鼓風干燥箱中烘烤8小時，這樣可以提升打印質量。

在打印設置方面，建議關閉"流量校準"和"流量比例校準"，因為打印流量校準圖案時的打印速度與打印TPU耗材時的速度不匹配，容易造成堵塞。

體積速度也需要控制在適當范圍內：CR-TPU/Generic TPU體積速度建議在2mm3/s左右，HP-TPU體積速度建議在3mm3/s左右。

后處理對性能的影響

TPU打印件的后處理也對最終性能有影響。研究表明，通過熱老化（80°C/7天）和水熱老化（80°C蒸餾水/7天）處理，可以提升TPU材料的性能。

老化處理有助于提升TPU的拉伸強度、硬度和彈性模量，其中水熱老化促進結晶度提升，而熱老化通過無定形區交聯增強剛性。

對于光固化3D打印的鏤空模型，有時候會遇到存放久了后出現開裂甚至破裂的情況。這主要是由于內應力導致的：當外部荷載去掉以后，仍殘存在物體內部的應力。

二次固化和徹底清洗內壁可以緩解這個問題。二次固化可以改善諸如應變模數、強度和穩定性等材料特性；而內壁清洗則可以防止液體樹脂長時間滲透腐蝕導致的開裂問題。

新材料的發展

隨著技術進步，新型TPU材料不斷出現，為3D打印提供了更多可能性。例如，某些廠商推出的TPU Air是一種主動發泡型線材，能夠通過溫控發泡減輕重量。

通過調節打印溫度，用戶可以控制材料的柔軟度和重量，從而打印出比標準TPU打印部件輕50%的部件。這種材料的肖氏硬度可在63A到85A之間變化，為用戶提供了調整空間。

還有針對特定應用開發的新型3D打印線材，采用環保TPU材料，具備較好機械強度、柔軟性、彈性和透明度。這些新材料通過技術進行界面改性，將打印效率提高，適用于復雜結構打印。

選擇合適硬度的TPU材料較為重要，新推出的發泡TPU材料甚至允許通過調節打印溫度來控制材料的柔軟度和重量。

調整參數是基礎，合適的后處理能進一步提升性能。熱老化處理能提升TPU的拉伸強度、硬度和彈性模量。

掌握這些技巧，TPU打印作品將既堅固又柔韌，能夠承受反復彎曲和使用而不斷裂。