TPE versus TPU:belangrijkste verschillen en het juiste materiaal kiezen voor 3D-printen

TPE (Thermoplastisch Elastomeer) is een rubber dat zowel thermoplastische als elastomeer eigenschappen heeft. TPU (Thermoplastisch Polyurethaan) is daarentegen een vorm van TPE. TPU en TPE zijn flexibele filamenten die worden gebruikt als 3D-printmaterialen voor ontwerpen die rek- of buigkwaliteiten vereisen. Ze geven ook een “zacht aanvoelende” kwaliteit aan gedrukte producten.

Over het algemeen zijn TPE's zachter en flexibeler in vergelijking met TPU's. Omdat TPU nog steeds flexibel maar stijver is, is het ook een makkelijker materiaal om mee te printen. TPE komt echter vaker voor omdat het al langer op de markt is. TPE is over het algemeen ook goedkoper dan TPU. TPU presteert goed in zwaardere, hardere en duurzamere prototypes, terwijl TPE-filament meer geschikt is voor lichtere, zachtere en flexibelere modellen.

In dit artikel gaan we kijken naar TPE versus TPU in termen van hun verschillen, hun toepassingen en de eigenschappen die ze uniek maken in de additieve productie-industrie.

TPE-definitie en vergelijking met TPU

TPE staat bekend om zijn robuustheid en flexibiliteit. Het is verkrijgbaar als filament voor FDM-printers en als poeder voor SLS-machines. Hoewel TPE nog vrij nieuw is in de additieve productie-industrie, bestaat het al sinds de jaren vijftig als materiaal voor industrieel gebruik. EOS was het eerste bedrijf dat TPE in 2013 op de markt bracht als materiaal voor SLS-printen. TPE draagt ​​de naam PrimePart ST (PEBA 2301). Deze introductie werd gevolgd door de lancering van het TPE-materiaal van CRP Technology, genaamd Windform® RL.

Als polymeermateriaal combineert TPE de eigenschappen van thermoplastisch en thermohardend gevulkaniseerd rubber. Varianten van TPE omvatten een reeks flexibele materialen, zoals thermoplastisch polyurethaan (TPU), thermoplastisch polyamide (TPA) en thermoplastisch copolyester (TPC). TPE-geprinte modellen en prototypes zijn gebruikt in industrieën zoals de automobiel- en medische sector. TPE is gebruikt bij de vervaardiging van sportschoenen en is ook te vinden in de elektronica, bijvoorbeeld in de plastic behuizing rond sommige hoofdtelefoonkabels of in elke andere toepassing waarbij rubberachtige eigenschappen vereist zijn.

Voordelen van TPE vergeleken met TPU

TPE heeft de volgende voordelen ten opzichte van TPU:

• TPE is al langer op de markt en komt daarom vaker voor.
• TPE is zachter en flexibeler in vergelijking met TPU.
• TPE kan worden gebruikt als flexibele stabilisator. Het wordt niet alleen gebruikt om een ​​heel model te printen, maar kan ook worden gebruikt om een ​​tussenlaag te printen. 
• TPE is over het algemeen goedkoper in vergelijking met TPU.
• Sommige TPE's kunnen gemakkelijker worden gerecycled dan TPU's.

Nadelen van TPE vergeleken met TPU

TPE heeft de volgende nadelen ten opzichte van TPU:

• TPE is niet beginnersvriendelijk. Printerinstellingen moeten zeer nauwkeurig zijn om de gewenste resultaten te bereiken. 
• Na het printen moet je bijna elk model dat met TPE is bedrukt, opnieuw bewerken.
• TPE is temperatuurgevoeliger vergeleken met andere elastomeren, zoals TPU. 

TPU-definitie en vergelijking met TPE

TPU en TPE maken deel uit van dezelfde familie. BF Goodrich (nu bekend als Lubrizol Advanced Materials) vond TPU uit in 1959; het is geen recent ontdekt materiaal. De toepassing ervan in 3D-printen is echter nog relatief nieuw. Vanwege zijn unieke eigenschappen wint TPU steeds meer belangstelling in de additieve productie-industrie. De gedrukte producten zijn toegepast in verschillende industrieën. 

TPU kan worden gebruikt als printmateriaal in twee soorten 3D-printers:Fused Deposition Modeling (FDM)-printers en Selective Laser Sintering (SLS)-printers. Bij FDM-printers wordt het materiaal in filamentvorm gebruikt om de gewenste modellen te printen. Bij SLS wordt gebruik gemaakt van een poedervorm. Op de lange termijn zal printen met een FDM-printer kosteneffectiever zijn. 

TPU is verkrijgbaar in een breed scala aan ondoorzichtige kleuren en transparant. De oppervlakteafwerking kan variëren van glad tot ruw (voor grip). Een van de unieke kenmerken van TPU is dat de hardheid kan worden aangepast. Dit vermogen om de hardheid te beheersen kan resulteren in materialen variërend van zacht (rubberachtig) tot hard (stijf plastic). 

De toepassing van TPU is zeer veelzijdig. Industrieën die met TPU bedrukte producten gebruiken, zijn onder meer de lucht- en ruimtevaart, de automobielsector, de schoenenindustrie, de sportsector en de medische sector. TPU wordt ook gebruikt als omhulsel voor draden in de elektrische industrie en als beschermhoes voor elektronische apparaten, zoals mobiele telefoons of tablets. 

Tabel 1. Vergelijking TPE versus TPU

Kenmerk TPE TPU

Kenmerk

Extrudertemperatuur

TPE

210–260 °C (varieert)

TPU

220–250 °C (varieert)

Kenmerk

Bedtemperatuur

TPE

Tot 110 °C (varieert)

TPU

Tot 60 °C (varieert)

Kenmerk

Slagvast

TPE

Ja

TPU

Ja

Kenmerk

Waterdicht

TPE

Ja

TPU

Ja

Kenmerk

UV-bestendig

TPE

Ja

TPU

Ja

Kenmerk

Chemische resistentie

TPE

Middel

TPU

Gemiddeld-hoog

Kenmerk

Slijtvastheid

TPE

Med-laag

TPU

Hoog

Kenmerk

Hittebestendigheid

TPE

Hoog

TPU

Hoog

Kenmerk

Sterkte

TPE

Laag

TPU

Gemiddeld-hoog

Kenmerk

Flexibiliteit

TPE

Hoog

TPU

Gemiddeld-hoog

Kenmerk

Aanbevolen afdruksnelheid

TPE

5–50+ mm/s (varieert)

TPU

5–50+ mm/s (varieert)

Kenmerk

Kosten (per kg)

TPE

$40+

TPU

$45+

Hoewel TPE en TPU verschillen, hebben ze ook enkele overlappende eigenschappen. Zowel TPE als TPU zijn waterdicht, UV-bestendig en hebben een goede hitte- en slagvastheid. 

TPE versus TPU:vergelijking van toepassingen

TPE is ideaal voor toepassingen waarbij flexibele modellen vereist zijn. Dit zijn vaak lichtere en zachtere producten, zoals grepen voor sportartikelen (bijvoorbeeld handvatten van hockeysticks), speelgoed, mondstukken in de medische industrie, waterdichte afdichtingen, airbaghoezen en bumpers.   

TPU biedt daarentegen een combinatie van kras- en slijtvastheid. Dit materiaal wordt gebruikt bij de productie van consoleonderdelen, instrumentenpanelen, sportschoenen en afdichtingen en pakkingen. 

TPE versus TPU:vergelijking van de nauwkeurigheid van onderdelen

Omdat TPE gevoeliger is voor krimp vergeleken met TPU, is het ook lastiger om maatnauwkeurige modellen te printen met TPE. TPU is stijver en gemakkelijker om mee te printen en levert over het algemeen nauwkeurigere printresultaten op. 

TPE versus TPU:snelheidsvergelijking

De snelheidsinstelling voor beide printmaterialen is afhankelijk van de gewenste eigenschappen, bijvoorbeeld de flexibiliteit van het eindproduct. De juiste printinstellingen zijn afhankelijk van het gebruikte type TPE en TPU, de fabrikant en het model van de printer en de ingestelde laagdikte. De vereiste printsnelheid van TPE en TPU ligt in een vergelijkbaar bereik, 5–50 mm/s. In zeldzame gevallen kunnen zowel TPE als TPU met hogere snelheden printen. Voor nauwkeurige resultaten wordt het echter aanbevolen om afdruksnelheden van minder dan 35 mm/s te gebruiken.

TPE versus TPU:vergelijking van oppervlakken

TPU heeft doorgaans een gladdere oppervlakteafwerking vergeleken met TPE, dat meestal een rubberachtige afwerking heeft. 

TPE versus TPU:vergelijking van hittebestendigheid

Zowel TPE- als TPU-filamenten bieden een goede hittebestendigheid. 

TPE versus TPU:vergelijking van biologische afbreekbaarheid

Zowel TPU als TPE worden binnen 3 tot 5 jaar biologisch afgebroken en worden daarom beschouwd als milieuvriendelijke 3D-printmaterialen.

TPE versus TPU:vergelijking van toxiciteit

Hoewel TPU niet giftig van aard is, komen er schadelijke dampen vrij wanneer het wordt blootgesteld aan vuur of andere chemicaliën. Bij verbranding geeft TPU een duidelijke geur af die hoofdpijn kan veroorzaken, terwijl TPE niet giftig is en bij verbranding een zwak aroma heeft. 

TPE versus TPU:kostenvergelijking

De relatieve kosten van TPE versus TPU per kg variëren per merk. Populaire merken TPE-filament, zoals eSun TPE, Matterhackers en 3dXFlex TPE variëren van €40/kg tot ~€140/kg. Enkele populaire merken TPU-filament zijn onder meer Kodak Flex TPU (~$65/kg), Ultimaker TPU (~$90/kg), MatterHackers TPU (~$45-$55/kg), Polymaker PolyFlex (~$50-90/kg) en NinjaTek (~$110-$180/kg), onder andere. 

Wat zijn de wederzijdse alternatieven voor TPE en TPU?

Het volgende materiaal wordt beschouwd als een wederzijds alternatief voor TPE en TPU:

• TPC (thermoplastische copolyester): TPC is, net als TPE en TPU, een rubberachtig filament dat wordt gebruikt in de 3D-printindustrie. Het beschikt ook over hoge temperatuurbestendigheid, goede chemische bestendigheid, hoge sterkte en uitstekende UV-bestendigheid.

Overeenkomsten tussen TPE en TPU

TPE en TPU hebben de volgende overeenkomsten:

• TPU en TPE zijn beide thermoplastische elastomeren die rek- en buigeigenschappen in een print bieden.
• Zowel TPE als TPU bieden uitstekende kleurbaarheid en helderheid.
• TPE en TPU hebben vergelijkbare printsnelheden.

Samenvatting

Dit artikel contrasteerde TPE en TPU, beide veelgebruikte 3D-printmaterialen. Neem contact op met een vertegenwoordiger van Xometry voor meer informatie over welk plastic beter is en hoe Xometry de materiaalkeuze kan ondersteunen.

Xometry biedt een breed scala aan productiemogelijkheden, waaronder 3D-printen en diensten met toegevoegde waarde voor al uw prototyping- en productiebehoeften. Bezoek onze website voor meer informatie of vraag een gratis en vrijblijvende offerte aan.

Merk- en auteursrechtkennisgeving

1. Windform® RL is een geregistreerd handelsmerk van CRP Technology, Moderna, Italië.

Disclaimer

De inhoud die op deze webpagina verschijnt, is uitsluitend voor informatieve doeleinden. Xometry geeft geen enkele verklaring of garantie van welke aard dan ook, expliciet of impliciet, met betrekking tot de nauwkeurigheid, volledigheid of geldigheid van de informatie. Eventuele prestatieparameters, geometrische toleranties, specifieke ontwerpkenmerken, kwaliteit en soorten materialen of processen mogen niet worden afgeleid als representatief voor wat externe leveranciers of fabrikanten via het netwerk van Xometry zullen leveren. Kopers die offertes voor onderdelen zoeken, zijn verantwoordelijk voor het definiëren van de specifieke vereisten voor die onderdelen. Raadpleeg onze algemene voorwaarden voor meer informatie.

Dean McClements

Dean McClements is afgestudeerd aan de B.Eng Honours in Werktuigbouwkunde en heeft meer dan twintig jaar ervaring in de productie-industrie. Zijn professionele carrière omvat belangrijke functies bij toonaangevende bedrijven zoals Caterpillar, Autodesk, Collins Aerospace en Hyster-Yale, waar hij een diep inzicht ontwikkelde in technische processen en innovaties.

Lees meer artikelen van Dean McClements