TPE vs TPU: Belangrijkste verschillen & de juiste keuze voor 3D-printen

TPE (Thermoplastic Elastomer) is een rubber dat zowel thermoplastische als elastomere eigenschappen bezit. TPU (Thermoplastic Polyurethane) is een vorm van TPE. Beide zijn flexibele filaments gebruikt als 3D-printmaterialen voor ontwerpen die rek- of buigeigenschappen vereisen. Ze geven ook een "zacht-aanrakende" kwaliteit aan geprinten producten.

Over het algemeen zijn TPE's zachter en flexibeler dan TPU's. Omdat TPU nog steeds flexibel is maar rigider, is het ook een makkelijker materiaal om mee te printen. Echter, TPE is algemener omdat het langer op de markt is. TPE is over het algemeen goedkoper dan TPU. TPU presteert beter in zwaardere, toughere en duurzamere prototypes, terwijl TPE-filament meer gericht is op lichtere, zachtere en flexibeler modellen.

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

TPE-definitie en vergelijking met TPU

TPE is bekend om zijn robuustheid en flexibiliteit. Het is beschikbaar als filament voor FDM-printers en als poeder voor SLS-machines. Hoewel TPE nog redelijk nieuw is in de additieve productie, is het sinds de jaren '50 een materiaal voor industriële toepassingen. EOS was het eerste bedrijf dat TPE lanceerde als materiaal voor SLS-printen in 2013, onder de naam PrimePart ST (PEBA 2301). Dit werd gevolgd door CRP Technology's TPE-materiaal, Windform® RL.

Als polymermateriaal combineert TPE de kenmerken van thermoplast en thermohardend vulkaniseerd rubber. Varianten van TPE omvatten een reeks flexibele materialen, zoals Thermoplastic Polyurethane (TPU), Thermoplastic Polyamide (TPA) en Thermoplastic Copolyester (TPC). TPE-geprinte modellen en prototypes zijn gebruikt in industrieën zoals automotive en medisch. TPE wordt gebruikt in de productie van sport-schoenen en in elektronica – bijvoorbeeld de plastic omhulling rond sommige hoofdtelefoonkabels of elke toepassing waar rubberachtige kwaliteiten vereist zijn.

Voordelen van TPE ten opzichte van TPU

• TPE is langer op de markt en daardoor algemener.
• TPE is zachter en flexibeler dan TPU.
• TPE kan als flexibele stabilisator dienen; niet alleen voor een heel model, maar ook als tusselaag.
• TPE is over het algemeen goedkoper dan TPU.
• Sommige TPE's zijn makkelijker te recyclen dan TPU's.

Nadelen van TPE ten opzichte van TPU

• TPE is niet beginner-vriendelijk. Printerinstellingen moeten zeer precies zijn voor gewenste resultaten.
• Na printen moet bijna elk met TPE geprint model nageloopt worden.
• TPE is gevoeliger voor temperatuur vergeleken met andere elastomeren zoals TPU.

TPU-definitie en vergelijking met TPE

TPU en TPE behoren tot dezelfde familie. BF Goodrich (nu Lubrizol Advanced Materials) introduceerde TPU in 1959; het is geen recent ontdekt materiaal. Toch is de toepassing in 3D-printen nog relatief nieuw. Door unieke eigenschappen wint TPU belang in de additieve productie. Geprinte producten zijn toegepast in diverse industrieën.

TPU kan als printmateriaal dienen in twee typen 3D-printers: Fused Deposition Modeling (FDM) en Selective Laser Sintering (SLS). Bij FDM wordt filamentvorm gebruikt; bij SLS poedervorm. Op de lange termijn is printen met FDM kosten-effectiever.

TPU komt in een breed scala aan opaque kleuren en transparant. De oppervlakteafwerking varieert van glad tot ruw (voor grip). Een unieke eigenschap is dat de hardheid aangepast kan worden, resulterend in materialen van zacht (rubberachtig) tot hard (rigide plastic).

De toepassing van TPU is veelzijdig. Industrieën die TPU-geprinte producten gebruiken: luchtvaart, automotive, schoeisel, sport, medisch. TPU wordt ook gebruikt als kabelbehuizing in elektrotechniek en als beschermende hoesjes voor elektronische apparaten zoals mobiele telefoons of tablets.

Hoewel TPE en TPU verschillen, hebben ze overlappende kwaliteiten: beide zijn waterdicht, UV-bestendig, en hebben goede warmte- en impactweerstand.

Toepassingenvergelijking

TPE is ideaal voor toepassingen waar flexibele modellen vereist zijn: lichtere, zachtere producten zoals sportgrepen (bijv. hockey-handvatten), speelgoed, medische mondstukken, waterdichte afdichtingen, airbag-kappen en bumpers.

TPU biedt combinatie van kras- en slijtbestendigheid. Gebruikt voor console-onderdelen, instrumentenpanelen, atleet-schoenen en afdichtingen & pakkingen.

Onderdelnauwkeurigheidsvergelijking

Omdat TPE meer krimp onderhevig is dan TPU, is het moeilijker om dimensionaal nauwkeurige modellen met TPE te printen. TPU is rigider, makkelijker te printen en levert over het algemeen nauwkeurigere resultaten.

Snelheidsvergelijking

Snelheidsinstelling voor beide materialen hangt af van gewenste eigenschappen, zoals flexibiliteit van het eindproduct. Geschikte instellingen hangen af van type TPE/TPU, printerfabrikant/model, en ingestelde laagdikte. Benodigde printsnelheid ligt in vergelijkbaar bereik: 5–50 mm/s. In zeldzame gevallen hoger, maar voor nauwkeurige resultaten wordt onder 35 mm/s aanbevolen.

Oppervlaktevergelijking

TPU neigt tot een gladde oppervlakteafwerking vergeleken met TPE, dat meestal een rubberachtige afwerking heeft.

Warmtebestendigheidsvergelijking

Zowel TPE- als TPU-filamenten bieden goede warmtebestendigheid.

Biologische afbreekbaarheidsvergelijking

Zowel TPU als TPE biologisch afbreekbaar in 3–5 jaar en daarom als eco-vriendelijke 3D-printmaterialen beschouwd.

Toxiciteitsvergelijking

Hoewel TPU van nature niet-toxisch is, geeft het schadelijke rookgassen vrij bij blootstelling aan vuur of chemicaliën. Bij verbranding geeft TPU een duidelijke geur die hoofdpijn kan veroorzaken, terwijl TPE niet-toxisch is en een vage geur heeft bij verbranding.

Kostenvergelijking

Relatieve kosten per kg variëren per merk. Populaire TPE-merken: eSun TPE, Matterhackers, 3dXFlex TPE ($40–$140/kg). Populaire TPU-merken: Kodak Flex TPU (~$65/kg), Ultimaker TPU (~$90/kg), MatterHackers TPU (~$45–55/kg), Polymaker PolyFlex (~$50–90/kg), NinjaTek (~$110–180/kg).

Gemeenschappelijke alternatieven voor TPE en TPU

• TPC (Thermoplastic Copolyester): Net als TPE en TPU een rubberachtig filament voor 3D-printen. Biedt hoge-temperatuurbestendigheid, goede chemische bestendigheid, hoge sterkte en uitstekende UV-bestendigheid.

Overeenkomsten tussen TPE en TPU

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

Samenvatting

Dit artikel contrasteerde TPE en TPU, beide veelgebruikte 3D-printmaterialen. Voor meer informatie over welk plastic beter is en hoe Xometry kan helpen bij materiaalkeuze, neem contact op met een Xometry-vertegenwoordiger.

Xometry biedt een breed scala aan productiemogelijkheden, waaronder 3D-printen en waardevolle diensten voor al uw prototyping- en productiebehoeftes. Bezoek onze website voor meer informatie of om een gratis, niet-binderende offerte aan te vragen.

Handelsmerk- en copyrightkennisgeving

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

Disclaimer

De inhoud van deze pagina is uitsluitend voor informatieve doeleinden. Xometry geeft geen enkele garantie, expliciet of impliciet, over de accurate, volledigheid of geldigheid van de informatie. Prestatieparameters, geometrische toleranties, specifieke ontwerpkenmerken, kwaliteit en typen materialen of processen mogen niet worden afgeleid als representatief voor wat derde leveranciers of fabrikanten via Xometry's netwerk leveren. Klanten die offertes aanvragen zijn verantwoordelijk voor het specificeren van de exacte eisen. Raadpleeg onze voorwaarden voor meer informatie.

Dean McClements

Dean McClements is een B.Eng Honors-afgestudeerde in Werktuigbouwkunde met meer dan twee decennia ervaring in de productie-industrie. Zijn carrière omvat rollen bij toonaangevende bedrijven zoals Caterpillar, Autodesk, Collins Aerospace en Hyster-Yale.

Lees meer artikelen van Dean McClements