行業(yè)案例 | TPU 95A材料在航空發(fā)動機保護蓋領域新嘗試

來源：Ultimaker

工業(yè)皇冠的明珠 航空發(fā)動機

航空發(fā)動機被譽為工業(yè)皇冠上的明珠，是一個國家工業(yè)實力的集中體現(xiàn)。航發(fā)是典型的資金密集型和技術密集型產業(yè)，門檻相當高，具有獨立研制先進航發(fā)的國家更是很少，主要由美英德法國家控制著整個航空發(fā)動機的設計、生產、制造、維修。

航空發(fā)動機為飛機提供，是關系到飛行安全的關鍵部件。與其他生產或維修行業(yè)相比，航空發(fā)動機維修行業(yè)具有極高的資本要求和行業(yè)技術壁壘，維修流程及要求復雜，維修費用昂貴，維修時間要求嚴格等。

航空發(fā)動機保護蓋封口蓋的3D打印應用

為什么要使用TPU 95A作為航空發(fā)動機的保護蓋封口蓋？

TPU 95A 材料具有卓越的高張力、高拉力、強韌和耐老化的特性，是一種成熟的環(huán)保材料，廣泛應用在不同的行業(yè)。

TPU 95A由于其優(yōu)良的彈性和耐磨性，用在航空發(fā)動機保護蓋方面，可以有效地將零部件的開口處保護起來，避免外來物損傷。

作為一款優(yōu)質的3D打印材料，特別是應用在航空航天領域，要求材料具有環(huán)保性、成本低廉、質量穩(wěn)定性強的特點。對于小批量制作定制保護套有非常明顯的優(yōu)勢。

為什么這么說呢？傳統(tǒng)來講，大量的飛機零件由于其開口處較多，通常是由OEM (Original Equipment Manufacturer，原始設備制造商)提供保護套，這些零件廣泛的在世界范圍內周轉，為了保證在轉運維修過程中零件不發(fā)生損壞及避免外來物損傷，零件必須經過合理的保護，特別是開口處的封堵。而這些保護套由于是定制的，并且作為一種零件的衍生品進行銷售，其購買成本不菲，公司又不得不購買以確保零件周轉過程的安全。

使用TPU 95A打印時，需要特別注意什么問題？

TPU 95A作為一種工程塑料，有多種的形狀，作為桌面級3D打印機來說，線材是標準化的分類。下面我們就來說說在使用TPU 95A 線材打印保護蓋時的注意事項。

1. TPU 95A在打印過程中，材料具有流動性，當噴嘴在加熱過程中，材料由于溫度的升高而變軟，會緩慢從噴嘴中流出來。所以在正式打印開始前，要盡可能將噴嘴上流出來的材料及時清理掉，以免影響平臺高度校準，造成無法打印。對于不熟悉的操作者來說，會增加困惑和排故的難度。

2. TPU 95A 在Ultimaker Cura中的設置是非常重要的，重要的，重要的，敲黑板說三遍！打印參數(shù)的設置是一個綜合性的調整，通常打印風扇速度可以調節(jié)從35%到50%之間，視具體模型的設計和需要輔助支撐的情況，具體來看。打印的回抽距離從8mm到10mm，基于實際操作來看，越復雜的模型，回抽可以適度調整到距離10mm，以避免材料流動溢出噴嘴。回抽速度保持35mm/s，如果不滿意效果，可以微調。

打印失敗的情況總結

1. 目前工程師經歷了兩種打印失敗的情況，一種是打印效果像毛毯一般的質地，這種效果不能嚴格意義上來說是失敗，只是效果不是預期的。為什么會有打出來像毛毯墊子一樣的效果呢？

毛毯表面粗糙，材料從噴嘴擠出后由于其機器運轉速度過快，在表面就像刮了過去，留下一點材料，在多次打印層疊過程中，材料相互刮來刮去，就產生這種意外的，奇妙的效果。

所以，在Ultimaker Cura設置中，為了保證打印效果符合預期，我們在速度方面不可以設置得太快，一般速度可以調節(jié)到100%-120%，工程師嘗試使用150%-200%的打印速度，時間可以節(jié)約一半，但是出來的效果就無法接受，還是要看具體的應用需求。這點上，需要多留意，不可過分貪心速度，希望大家都能明白，在3D打印來說，速度和精度是個悖論。

2. 大家在打印過程中有沒有經歷過，在打印過程中TPU 95A材料在未打印區(qū)域會發(fā)生材料流出的現(xiàn)象，造成這種現(xiàn)象的原因是什么呢？

根據(jù)我的經驗，我們可以從三個方面來考慮這個問題。

👉模型設計問題

模型的設計決定了材料打印過程中有哪些地方需要支撐，懸空部分就會使用支撐材料（比如PVA），在兩種材料相互切換過程中，就會發(fā)生兩種材料夾層現(xiàn)象。待打印完畢后，有PVA材料夾在TPU 95A中雖然難以避免，但是可以盡可能減少這種情況。方法就是在噴頭轉換時先打印些材料出來，保證打模型的材料質量優(yōu)質。并盡可能地將噴頭靠近要打印的模型位置，避免在空駛過程中，材料流出造成拖料，拖料溫度高會非常容易夾在其它材料內。所以模型的設計應該盡可能考慮使用少的支撐。

👉TPU 95A材料回抽問題

前面已經講過，TPU 95A材料容易流動，在待打印狀態(tài)時會慢慢流出來，所以在Ultimaker Cura設置中，要將回抽距離稍微修改下。工程師的建議是在10mm, 增加回抽距離，同時將風扇的轉速稍微提高，從原來的35%升到50%，可以得到較高品質的打印效果。

👉平臺涂膠水問題

這是個有時會被忽略的問題，TPU 95A材料雖然比較容易粘結在玻璃板上，但是也受不住在平臺溫度70度的情況下一直保持巍然不動。膠水是一定要涂抹一些的，建議使用固體膠棒，稍微涂抹一層薄薄在玻璃板上即可。有人曾說，不涂又能怎么樣呢？事實證明，分分鐘打臉，不涂抹膠水的平臺，待打印進行一會就會發(fā)生材料底部卷邊翹起的狀態(tài)，材料發(fā)生變形，影響打印，所以實際操作中還是要嚴格遵守這些經驗的總結。

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