TPE vs TPU:diferencias clave y elección del material adecuado para la impresión 3D

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 que se utilizan como materiales de impresión 3D para diseños que requieren cualidades de estiramiento o flexión. También dan una calidad "suave al tacto" a los productos impresos.

En general, los TPE tienden a ser más suaves y flexibles en comparación con los TPU. Debido a que 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 en comparación con el TPU. El TPU funciona bien en prototipos más pesados, resistentes y duraderos, mientras que el filamento TPE está más diseñado para modelos más ligeros, suaves y flexibles.

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

Definición de TPE y comparación con TPU

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 todavía bastante nuevo en la industria de fabricación aditiva, existe como material para uso industrial desde la década de 1950. EOS fue la primera empresa en lanzar el TPE como material para la impresión SLS en 2013. El TPE se llama PrimePart ST (PEBA 2301). A esta introducción le siguió el lanzamiento del material TPE de CRP Technology, llamado Windform® RL.

Como material polimérico, el TPE combina las características del caucho vulcanizado termoplástico y termoestable. Las variantes de TPE incluyen una variedad de materiales flexibles, como el poliuretano termoplástico (TPU), la poliamida termoplástica (TPA) y el copoliéster termoplástico (TPC). Los modelos y prototipos impresos en TPE se han utilizado en industrias como la automotriz y la médica. El TPE se ha utilizado en la fabricación de calzado deportivo y también se puede encontrar en productos electrónicos; por ejemplo, la carcasa de plástico que rodea algunos cables de auriculares o cualquier otra aplicación donde se requieran cualidades similares al caucho.

Ventajas del TPE en comparación con el TPU

TPE tiene las siguientes ventajas en comparación con TPU:

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

Desventajas del TPE en comparación con el TPU

TPE tiene las siguientes desventajas en comparación con TPU:

• 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 reelaborar casi todos los modelos impresos con TPE.
• El TPE es más sensible a la temperatura en comparación 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 conocido como Lubrizol Advanced Materials) inventó el TPU en 1959; No es un material descubierto recientemente. Sin embargo, su aplicación en la impresión 3D es todavía relativamente nueva. Debido a sus propiedades únicas, el TPU ha ido ganando interés en la industria de fabricación aditiva. Sus productos impresos se han aplicado a diversas industrias. 

El TPU se puede utilizar como material de impresión en dos tipos de impresoras 3D:impresoras de modelado por deposición fundida (FDM) e impresoras de sinterización láser selectiva (SLS). Con las impresoras FDM, el material en forma de filamento se utiliza para imprimir los modelos deseados. Con SLS, se utiliza una forma de polvo. A largo plazo, imprimir con una 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 de las características únicas del TPU es que su dureza se puede personalizar. Esta capacidad de controlar la dureza puede dar lugar a materiales que van desde blandos (gomosos) hasta duros (plástico rígido). 

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

Tabla 1. Comparación de TPE y TPU

Atributo TPE TPU

Atributo

Temperatura del extrusor

TPE

210–260 °C (varía)

TPU

220–250 °C (varía)

Atributo

Temperatura de la cama

TPE

Hasta 110 °C (varía)

TPU

Hasta 60 °C (varía)

Atributo

Resistente a impactos

TPE

Sí

TPU

Sí

Atributo

Resistente al agua

TPE

Sí

TPU

Sí

Atributo

resistente a los rayos UV

TPE

Sí

TPU

Sí

Atributo

Resistencia química

TPE

Med

TPU

Medio-alto

Atributo

Resistencia a la abrasión

TPE

Medio-bajo

TPU

Alto

Atributo

Resistencia al calor

TPE

Alto

TPU

Alto

Atributo

Fuerza

TPE

Bajo

TPU

Medio-alto

Atributo

Flexibilidad

TPE

Alto

TPU

Medio-alto

Atributo

Velocidad de impresión recomendada

TPE

5–50+ mm/s (varía)

TPU

5–50+ mm/s (varía)

Atributo

Costo (por kg)

TPE

$40+

TPU

$45+

Aunque el TPE y el TPU difieren, también tienen algunas cualidades superpuestas. Tanto el TPE como el TPU son impermeables, resistentes a los rayos UV y tienen buena resistencia al calor y a los impactos. 

TPE vs. TPU:Comparación de aplicaciones

TPE es ideal para aplicaciones donde se requieren modelos flexibles. Suelen ser productos más ligeros y suaves, como empuñaduras para equipos deportivos (por ejemplo, mangos de palos de hockey), juguetes, boquillas en la industria médica, sellos impermeables, cubiertas de bolsas de aire y parachoques.   

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

TPE vs. TPU:Comparación de precisión de piezas

Debido a que el TPE es más propenso a contraerse en comparación con el TPU, también es más difícil imprimir modelos dimensionalmente precisos con TPE. El TPU es más rígido y más fácil de imprimir y, en general, produce resultados de impresión más precisos. 

TPE vs. TPU:Comparación de velocidades

El ajuste de velocidad para ambos materiales de impresión depende de las propiedades deseadas, por ejemplo, la flexibilidad del producto final. La configuración de impresión adecuada dependerá del tipo de TPE y TPU utilizado, el fabricante y modelo de la impresora y el grosor de capa establecido. La velocidad de impresión requerida de TPE y TPU está en un rango similar, 5-50 mm/s. En casos raros, tanto TPE como TPU pueden imprimir a velocidades más altas. Sin embargo, para obtener resultados precisos, se recomienda utilizar velocidades de impresión inferiores a 35 mm/s.

TPE vs. TPU:Comparación de superficies

El TPU tiende a tener un acabado superficial más suave en comparación con el TPE, que suele tener un acabado similar al caucho. 

TPE vs. TPU:Comparación de resistencia al calor

Tanto los filamentos de TPE como los de TPU ofrecen una buena resistencia al calor. 

TPE vs. TPU:Comparación de biodegradabilidad

Tanto el TPU como el TPE se biodegradan en un plazo de 3 a 5 años y, por lo tanto, se consideran materiales de impresión 3D ecológicos.

TPE frente a TPU:comparación de toxicidad

Aunque el TPU no es tóxico por naturaleza, libera vapores nocivos cuando se expone al fuego u otras sustancias químicas. Cuando se quema, el TPU desprende un olor distintivo que puede provocar dolores de cabeza, mientras que el TPE no es tóxico y tiene un ligero aroma cuando se quema. 

TPE frente a TPU:comparación de costes

Los costos relativos de TPE frente a TPU por kg varían entre las diferentes marcas. Las marcas populares de filamento TPE, como eSun TPE, Matterhackers y 3dXFlex TPE, oscilan entre $40/kg y ~$140/kg. Algunas marcas populares de filamentos de 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 al TPE y al TPU?

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

• TPC (copoliéster termoplástico): El TPC, al igual que el TPE y el TPU, es un filamento similar al caucho que se utiliza en la industria de la impresión 3D. También cuenta con resistencia a altas temperaturas, buena resistencia química, alta resistencia y excelente resistencia a los rayos UV.

Similitudes entre TPE y TPU

TPE y TPU comparten las siguientes similitudes:

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

Resumen

Este artículo comparó el TPE y el TPU, ambos materiales de impresión 3D de uso común. Para obtener más información sobre qué plástico es mejor y cómo Xometry puede ayudar en la selección del material, comuníquese con un representante de Xometry.

Xometry ofrece una amplia gama de capacidades de fabricación que incluyen impresión 3D y servicios de valor agregado para todas sus necesidades de producción y creación de prototipos. Visite nuestro sitio web para obtener más información o solicitar un presupuesto gratuito y sin compromiso.

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

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Dean McClements

Dean McClements es un Licenciado en Ingeniería Mecánica con honores y cuenta con más de dos décadas de experiencia en la industria manufacturera. Su trayectoria profesional incluye puestos importantes en empresas líderes como Caterpillar, Autodesk, Collins Aerospace y Hyster-Yale, donde desarrolló un profundo conocimiento de los procesos de ingeniería y las innovaciones.

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