TPU steht für Thermoplastisches Polyurethan und ist ein elastomerer Thermoplast, der sich wie Gummi anfühlt, aber wie ein Thermoplast verarbeitbar ist. In der Kunststofftechnik wird TPU eingesetzt, wenn Elastizität, Abriebfestigkeit und eine gute Kombination aus Rückstellvermögen und Belastbarkeit gefragt sind. Je nach Type kann TPU von weich bis relativ hart eingestellt sein, wodurch sich das Material für Dichtungen, flexible Elemente und gleichzeitig für robuste Schutz- und Funktionsteile eignet.
Im Spritzguss erfordert TPU eine Prozessführung, die auf das elastische Verhalten und die Viskosität abgestimmt ist. Die Fließfähigkeit hängt stark von Härte und Rezeptur ab, und dünne Wandstärken können je nach Type anspruchsvoll sein. TPU kann bei ungünstiger Verarbeitung zu Oberflächenfehlern oder Blasen neigen, wenn Feuchte oder eingeschlossene Gase eine Rolle spielen. Deshalb ist Materialhandling wichtig, und eine saubere Entlüftung im Werkzeug unterstützt eine gleichmäßige Oberfläche. Im Werkzeug- und Formenbau sind Entformungsschrägen und Oberflächen ebenfalls relevant, weil TPU aufgrund seiner Haftneigung und Elastizität beim Auswerfen stärker beansprucht werden kann.
Typische Anwendungen sind Dichtlippen, Schutzkappen, Kabeldurchführungen, Stoßschutz, Rollen, Greifflächen und flexible Kupplungselemente. TPU wird auch in Mehrkomponententeilen eingesetzt, wenn eine weiche Zone mit einem steifen Träger kombiniert werden soll. Dabei sind Haftung und Temperaturfenster entscheidend, weil nicht jede Kombination automatisch eine stabile Verbindung ergibt. In der additiven Fertigung ist TPU als flexibles Material ebenfalls verbreitet, wobei die Bauteileigenschaften stark von Schichtaufbau und Prozessparametern abhängen.
Einflussfaktoren auf die Bauteilqualität sind Geometrie, Wanddickenverlauf, Prozessparameter und die Oberfläche des Werkzeugs. Zu scharfe Kanten erzeugen lokale Dehnungsspitzen, die sich als Kerbwirkung und frühzeitige Rissinitiierung zeigen können, besonders bei wiederholter Biegung. Zykluszeit und Maßhaltigkeit hängen stark von der Kühlung und der Entformungsstrategie ab, weil TPU Wärme länger halten kann und sich nach dem Entformen elastisch zurückstellt. Die Lage von Anschnitt und Fließweg beeinflusst zudem, wo Fließlinien oder Bindenähte entstehen, die bei weichen Sichtflächen fühlbar oder sichtbar sein können.
Typische Fehlerbilder sind Grat durch zu hohen Nachdruck oder zu geringe Werkzeugschließkraft, matte Streifen durch ungleichmäßige Abkühlung, Blasen oder Poren durch Feuchte sowie Risse an hochdehnenden Zonen nach Ermüdung. Auch Maßabweichungen durch elastische Rückfederung sind möglich, wenn Passungen zu knapp ausgelegt sind. Für die Planung ist sinnvoll, TPU-Bauteile so zu gestalten, dass Dehnungen über größere Bereiche verteilt werden, Radien großzügig sind und die Funktion nicht von scharf begrenzten Biegestellen abhängt. Mit passender Prozessführung und sauberem Werkzeugkonzept lässt sich TPU sehr robust für elastische Funktionsteile einsetzen.
