行业案例 | TPU 95A材料在航空发动机保护盖领域新尝试

来源：Ultimaker

工业皇冠的明珠 航空发动机

航空发动机被誉为工业皇冠上的明珠，是一个国家工业实力的集中体现。航发是典型的资金密集型和技术密集型产业，门槛相当高，具有独立研制先进航发的国家更是很少，主要由美英德法国家控制着整个航空发动机的设计、生产、制造、维修。

航空发动机为飞机提供，是关系到飞行安全的关键部件。与其他生产或维修行业相比，航空发动机维修行业具有极高的资本要求和行业技术壁垒，维修流程及要求复杂，维修费用昂贵，维修时间要求严格等。

航空发动机保护盖封口盖的3D打印应用

为什么要使用TPU 95A作为航空发动机的保护盖封口盖？

TPU 95A 材料具有卓越的高张力、高拉力、强韧和耐老化的特性，是一种成熟的环保材料，广泛应用在不同的行业。

TPU 95A由于其优良的弹性和耐磨性，用在航空发动机保护盖方面，可以有效地将零部件的开口处保护起来，避免外来物损伤。

作为一款优质的3D打印材料，特别是应用在航空航天领域，要求材料具有环保性、成本低廉、质量稳定性强的特点。对于小批量制作定制保护套有非常明显的优势。

为什么这么说呢？传统来讲，大量的飞机零件由于其开口处较多，通常是由OEM (Original Equipment Manufacturer，原始设备制造商)提供保护套，这些零件广泛的在世界范围内周转，为了保证在转运维修过程中零件不发生损坏及避免外来物损伤，零件必须经过合理的保护，特别是开口处的封堵。而这些保护套由于是定制的，并且作为一种零件的衍生品进行销售，其购买成本不菲，公司又不得不购买以确保零件周转过程的安全。

使用TPU 95A打印时，需要特别注意什么问题？

TPU 95A作为一种工程塑料，有多种的形状，作为桌面级3D打印机来说，线材是标准化的分类。下面我们就来说说在使用TPU 95A 线材打印保护盖时的注意事项。

1. TPU 95A在打印过程中，材料具有流动性，当喷嘴在加热过程中，材料由于温度的升高而变软，会缓慢从喷嘴中流出来。所以在正式打印开始前，要尽可能将喷嘴上流出来的材料及时清理掉，以免影响平台高度校准，造成无法打印。对于不熟悉的操作者来说，会增加困惑和排故的难度。

2. TPU 95A 在Ultimaker Cura中的设置是非常重要的，重要的，重要的，敲黑板说三遍！打印参数的设置是一个综合性的调整，通常打印风扇速度可以调节从35%到50%之间，视具体模型的设计和需要辅助支撑的情况，具体来看。打印的回抽距离从8mm到10mm，基于实际操作来看，越复杂的模型，回抽可以适度调整到距离10mm，以避免材料流动溢出喷嘴。回抽速度保持35mm/s，如果不满意效果，可以微调。

打印失败的情况总结

1. 目前工程师经历了两种打印失败的情况，一种是打印效果像毛毯一般的质地，这种效果不能严格意义上来说是失败，只是效果不是预期的。为什么会有打出来像毛毯垫子一样的效果呢？

毛毯表面粗糙，材料从喷嘴挤出后由于其机器运转速度过快，在表面就像刮了过去，留下一点材料，在多次打印层叠过程中，材料相互刮来刮去，就产生这种意外的，奇妙的效果。

所以，在Ultimaker Cura设置中，为了保证打印效果符合预期，我们在速度方面不可以设置得太快，一般速度可以调节到100%-120%，工程师尝试使用150%-200%的打印速度，时间可以节约一半，但是出来的效果就无法接受，还是要看具体的应用需求。这点上，需要多留意，不可过分贪心速度，希望大家都能明白，在3D打印来说，速度和精度是个悖论。

2. 大家在打印过程中有没有经历过，在打印过程中TPU 95A材料在未打印区域会发生材料流出的现象，造成这种现象的原因是什么呢？

根据我的经验，我们可以从三个方面来考虑这个问题。

👉模型设计问题

模型的设计决定了材料打印过程中有哪些地方需要支撑，悬空部分就会使用支撑材料（比如PVA），在两种材料相互切换过程中，就会发生两种材料夹层现象。待打印完毕后，有PVA材料夹在TPU 95A中虽然难以避免，但是可以尽可能减少这种情况。方法就是在喷头转换时先打印些材料出来，保证打模型的材料质量优质。并尽可能地将喷头靠近要打印的模型位置，避免在空驶过程中，材料流出造成拖料，拖料温度高会非常容易夹在其它材料内。所以模型的设计应该尽可能考虑使用少的支撑。

👉TPU 95A材料回抽问题

前面已经讲过，TPU 95A材料容易流动，在待打印状态时会慢慢流出来，所以在Ultimaker Cura设置中，要将回抽距离稍微修改下。工程师的建议是在10mm, 增加回抽距离，同时将风扇的转速稍微提高，从原来的35%升到50%，可以得到较高品质的打印效果。

👉平台涂胶水问题

这是个有时会被忽略的问题，TPU 95A材料虽然比较容易粘结在玻璃板上，但是也受不住在平台温度70度的情况下一直保持巍然不动。胶水是一定要涂抹一些的，建议使用固体胶棒，稍微涂抹一层薄薄在玻璃板上即可。有人曾说，不涂又能怎么样呢？事实证明，分分钟打脸，不涂抹胶水的平台，待打印进行一会就会发生材料底部卷边翘起的状态，材料发生变形，影响打印，所以实际操作中还是要严格遵守这些经验的总结。

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