TPE vs TPU: Diferencias clave y cómo elegir el material adecuado para impresión 3D

El TPE (Elastómero Termoplástico) es un caucho que tiene propiedades tanto termoplásticas como elastoméricas. El TPU (Poliuretano Termoplástico), por otro lado, es una forma de TPE. TPU y TPE son filamentos flexibles usados como materiales de impresión 3D para diseños que requieren cualidades de estiramiento o flexión. También dan una cualidad "suave al tacto" a los productos impresos.

En general, los TPE tienden a ser más suaves y flexibles comparados con los TPU. Como el TPU sigue siendo flexible pero más rígido, también es un material más fácil de imprimir. Sin embargo, el TPE es más común porque lleva más tiempo en el mercado. El TPE también es generalmente menos costoso comparado con el TPU. El TPU rinde bien en prototipos más pesados, duros y duraderos, mientras que el filamento TPE está más orientado a modelos más ligeros, suaves y flexibles.

En este artículo, veremos TPE vs TPU en términos de sus diferencias, aplicaciones y las propiedades que los hacen únicos en la industria de fabricación aditiva.

Definición de TPE y comparación con TPU

El TPE es conocido por su robustez y flexibilidad. Está disponible como filamento para impresoras FDM y como polvo para máquinas SLS. Aunque el TPE es bastante nuevo en la industria de fabricación aditiva, ha existido como material para uso industrial desde los años 1950. EOS fue la primera empresa en lanzar TPE como material para impresión SLS en 2013. El TPE se conoce como PrimePart ST (PEBA 2301). Esta introducción fue seguida por el lanzamiento del material TPE de CRP Technology, llamado Windform® RL.

Como material polimérico, el TPE combina características de termoplástico y caucho vulcanizado termoestable. Las variantes de TPE incluyen una gama de materiales flexibles, como Poliuretano Termoplástico (TPU), Poliamida Termoplástica (TPA) y Copoliéster Termoplástico (TPC). Los modelos y prototipos impresos en TPE se han usado en industrias como automotriz y médica. El TPE se ha usado en la fabricación de calzado deportivo y también en electrónica —por ejemplo, la carcasa plástica alrededor de algunos cables de auriculares u otras aplicaciones donde se requieren cualidades similares al caucho.

Ventajas del TPE comparado con TPU

• El TPE lleva más tiempo en el mercado y es, por tanto, más común.
• El TPE es más suave y flexible comparado con el TPU.
• El TPE puede usarse como estabilizador flexible. No solo para imprimir un modelo completo, sino para imprimir una capa intermedia.
• El TPE es generalmente más barato comparado con el TPU.
• Algunos TPE se pueden reciclar más fácilmente que los TPU.

Desventajas del TPE comparado con TPU

• El TPE no es apto para principiantes. La configuración de la impresora debe ser muy precisa para lograr los resultados deseados.
• Después de imprimir, hay que retocar casi todos los modelos impresos con TPE.
• El TPE es más sensible a la temperatura comparado con otros elastómeros, como el TPU.

Definición de TPU y comparación con TPE

TPU y TPE forman parte de la misma familia. BF Goodrich (ahora Lubrizol Advanced Materials) inventó el TPU en 1959; no es un material recientemente descubierto. Sin embargo, su aplicación en impresión 3D es aún relativamente nueva. Debido a sus propiedades únicas, el TPU ha ganado interés en la fabricación aditiva. Sus productos impresos se han aplicado en diversas industrias.

El TPU puede usarse como material de impresión en dos tipos de impresoras 3D: modelado por deposición fundida (FDM) e sinterizado selectivo por láser (SLS). Con impresoras FDM, el material en forma de filamento se usa para imprimir los modelos deseados. Con SLS, se usa forma de polvo. A largo plazo, imprimir con impresora FDM será más rentable.

El TPU viene en una amplia gama de colores opacos y transparentes. Su acabado superficial puede variar de liso a rugoso (para proporcionar agarre). Una característica única del TPU es que su dureza puede personalizarse. Esta capacidad de controlar la dureza puede resultar en materiales que van desde suaves (goma) a duros (plástico rígido).

La aplicación del TPU es muy versátil. Las industrias que usan productos impresos en TPU incluyen aeroespacial, automotriz, calzado, deportes y médica. El TPU también se usa como carcasa para cables en la industria eléctrica y como fundas protectoras para dispositivos electrónicos, como móviles o tabletas.

Atributo	TPE	TPU
Temperatura del extrusor	210–260 °C (varía)	220–250 °C (varía)
Temperatura de la cama	Hasta 110 °C (varía)	Hasta 60 °C (varía)
Resistente al impacto	Sí	Sí
Impermeable	Sí	Sí
Resistente a UV	Sí	Sí
Resistencia química	Media	Media-Alta
Resistencia a la abrasión	Media-Baja	Alta
Resistencia al calor	Alta	Alta
Resistencia	Baja	Media-Alta
Flexibilidad	Alta	Media-Alta
Velocidad de impresión recomendada	5–50+ mm/s (varía)	5–50+ mm/s (varía)
Costo (por kg)	$40+	$45+

Aunque TPE y TPU difieren, también tienen cualidades compartidas. Ambos son impermeables, resistentes a UV y tienen buena resistencia al calor e impacto.

TPE vs TPU: Comparación de aplicaciones

El TPE es ideal para aplicaciones donde se requieren modelos flexibles. Estos suelen ser productos más ligeros y suaves como agarres de equipamiento deportivo (ej. mangos de palos de hockey), juguetes, boquillas en la industria médica, sellos impermeables, cubiertas de airbags y parachoques.

El TPU, por otro lado, ofrece una combinación de resistencia a rayones y abrasión. Este material se usa en la producción de piezas de consola, paneles de instrumentos, calzado deportivo y sellos y juntas.

TPE vs TPU: Comparación de precisión de piezas

Como el TPE es más propenso a contracción comparado con el TPU, también es más difícil imprimir modelos dimensionalmente precisos con TPE. El TPU es más rígido y fácil de imprimir y generalmente produce resultados de impresión más precisos.

TPE vs TPU: Comparación de velocidad

La configuración de velocidad para ambos materiales depende de las propiedades deseadas, por ejemplo, la flexibilidad del producto final. Los ajustes de impresión apropiados dependerán del tipo de TPE y TPU usado, el fabricante y modelo de la impresora, y el grosor de capa establecido. La velocidad de impresión requerida para TPE y TPU está en un rango similar, 5–50 mm/s. En raros casos, ambos pueden imprimir a velocidades más altas. Sin embargo, para resultados precisos, se recomienda usar velocidades por debajo de 35 mm/s.

TPE vs TPU: Comparación de superficie

El TPU tiende a tener un acabado superficial más liso comparado con el TPE, que suele tener un acabado tipo goma.

TPE vs TPU: Comparación de resistencia al calor

Ambos filamentos TPE y TPU ofrecen buena resistencia al calor.

TPE vs TPU: Comparación de biodegradabilidad

Tanto TPU como TPE se biodegradan en 3–5 años y por tanto se consideran materiales de impresión 3D ecológicos.

TPE vs TPU: Comparación de toxicidad

Aunque el TPU es no tóxico por naturaleza, libera humos dañinos cuando se expone a fuego u otros químicos. Al quemarse, el TPU desprende un olor distintivo que puede causar dolores de cabeza, mientras que el TPE es no tóxico y tiene un aroma tenue al quemarse.

TPE vs TPU: Comparación de costos

Los costos relativos de TPE vs TPU por kg varían entre marcas. Marcas populares de filamento TPE como eSun TPE, Matterhackers y 3dXFlex TPE van desde $40/kg hasta ~$140/kg. Algunas marcas populares de filamento TPU incluyen Kodak Flex TPU (~$65/kg), Ultimaker TPU (~$90/kg), MatterHackers TPU (~$45–$55/kg), Polymaker PolyFlex (~$50–90/kg) y NinjaTek (~$110–$180/kg), entre otras.

¿Cuáles son las alternativas mutuas a TPE y TPU?

El siguiente material se considera una alternativa mutua a TPE y TPU:

• TPC (Copoliéster Termoplástico): TPC, al igual que TPE y TPU, es un filamento tipo goma usado en impresión 3D. También presume de alta resistencia a temperatura, buena resistencia química, alta resistencia y excelente resistencia UV.

Similitudes entre TPE y TPU

• TPU y TPE son ambos elastómeros termoplásticos que ofrecen cualidades de estiramiento y flexión en una impresión.
• Tanto TPE como TPU ofrecen excelente colorabilidad y claridad.
• TPE y TPU tienen velocidades de impresión similares.

Resumen

Este artículo contrastó TPE y TPU, ambos materiales de impresión 3D comúnmente usados. Para saber más sobre qué plástico es mejor y cómo Xometry puede ayudar en la selección de materiales, contacte a un representante de Xometry.

Xometry ofrece una amplia gama de capacidades de fabricación incluyendo impresión 3D y servicios de valor añadido para todas sus necesidades de prototipado y producción. Visite nuestro sitio web para más información o para solicitar una cotización gratuita y sin compromiso.

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1. Windform® RL es una marca registrada de CRP Technology, Módena, Italia.

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Dean McClements

Dean McClements es graduado en Ingeniería Mecánica con honores (B.Eng) y cuenta con más de dos décadas de experiencia en la industria manufacturera. Su trayectoria incluye roles significativos en empresas líderes como Caterpillar, Autodesk, Collins Aerospace y Hyster-Yale, donde desarrolló una profunda comprensión de los procesos e innovaciones de ingeniería.

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