TPE vs TPU:principais diferenças e escolha do material certo para impressão 3D

TPE (Elastômero Termoplástico) é uma borracha que possui propriedades termoplásticas e elastôméricas. O TPU (Poliuretano Termoplástico), por outro lado, é uma forma de TPE. TPU e TPE são filamentos flexíveis usados ​​como materiais de impressão 3D para designs que exigem qualidades de estiramento ou curvatura. Eles também conferem uma qualidade “suave ao toque” aos produtos impressos.

Em geral, os TPEs tendem a ser mais macios e flexíveis em comparação com os TPUs. Como o TPU ainda é flexível, mas mais rígido, é também um material mais fácil de imprimir. No entanto, o TPE é mais comum porque está no mercado há mais tempo. O TPE também é geralmente mais barato em comparação com o TPU. O TPU funciona bem em protótipos mais pesados, resistentes e duráveis, enquanto o filamento TPE é mais adequado para modelos mais leves, macios e flexíveis.

Neste artigo, veremos TPE vs. TPU em termos de suas diferenças, suas aplicações e as propriedades que os tornam únicos na indústria de manufatura aditiva.

Definição de TPE e comparação com TPU

O TPE é conhecido pela sua robustez e flexibilidade. Está disponível como filamento para impressoras FDM e como pó para máquinas SLS. Embora o TPE ainda seja relativamente novo na indústria de manufatura aditiva, ele existe como material para uso industrial desde a década de 1950. A EOS foi a primeira empresa a lançar o TPE como material para impressão SLS em 2013. O TPE atende pelo nome de PrimePart ST (PEBA 2301). Esta introdução foi seguida pelo lançamento do material TPE da CRP Technology, denominado Windform® RL.

Como material polimérico, o TPE combina as características da borracha vulcanizada termoplástica e termofixa. As variantes do TPE incluem uma variedade de materiais flexíveis, como Poliuretano Termoplástico (TPU), Poliamida Termoplástica (TPA) e Copoliéster Termoplástico (TPC). Modelos e protótipos impressos em TPE têm sido usados ​​em indústrias como automotiva e médica. O TPE tem sido usado na fabricação de calçados esportivos e também pode ser encontrado em eletrônicos – por exemplo, no invólucro de plástico ao redor de alguns cabos de fones de ouvido ou em qualquer outra aplicação onde sejam necessárias qualidades semelhantes à borracha.

Vantagens do TPE em comparação com o TPU

O TPE tem as seguintes vantagens quando comparado ao TPU:

• O TPE está no mercado há mais tempo e, portanto, é mais comum.
• O TPE é mais macio e flexível em comparação com o TPU.
• O TPE pode ser usado como estabilizador flexível. Ele não é usado apenas para imprimir um modelo inteiro, mas também pode ser usado para imprimir uma camada intermediária. 
• O TPE geralmente é mais barato comparado ao TPU.
• Alguns TPEs podem ser reciclados mais facilmente do que TPUs.

Desvantagens do TPE em comparação com o TPU

O TPE tem as seguintes desvantagens em comparação com o TPU:

• O TPE não é adequado para iniciantes. As configurações da impressora devem ser muito precisas para alcançar os resultados desejados. 
• Após a impressão, é necessário retrabalhar quase todos os modelos impressos com TPE.
• O TPE é mais sensível à temperatura em comparação com outros elastômeros, como o TPU. 

Definição de TPU e comparação com TPE

TPU e TPE fazem parte da mesma família. BF Goodrich (agora conhecida como Lubrizol Advanced Materials) inventou o TPU em 1959; não é um material descoberto recentemente. No entanto, a sua aplicação na impressão 3D ainda é relativamente nova. Devido às suas propriedades únicas, o TPU vem ganhando interesse na indústria de manufatura aditiva. Seus produtos impressos foram aplicados em diversos setores. 

O TPU pode ser usado como material de impressão em dois tipos de impressoras 3D:impressoras Fused Deposition Modeling (FDM) e impressoras Selective Laser Sintering (SLS). Nas impressoras FDM, o material em forma de filamento é utilizado para imprimir os modelos desejados. Com SLS, é usado um pó. A longo prazo, imprimir com uma impressora FDM será mais económico. 

O TPU vem em uma ampla gama de cores opacas e transparentes. O acabamento superficial pode variar de liso a áspero (para proporcionar aderência). Uma das características únicas do TPU é que sua dureza pode ser personalizada. Essa capacidade de controlar a dureza pode resultar em materiais que variam de macios (borracha) a duros (plástico rígido). 

A aplicação do TPU é muito versátil. As indústrias que usam produtos impressos em TPU incluem aeroespacial, automotiva, calçadista, esportiva e médica. O TPU também é usado como invólucro para fios na indústria elétrica e como capa protetora para dispositivos eletrônicos, como telefones celulares ou tablets. 

Tabela 1. Comparação entre TPE e TPU
Atributo TPE TPU
Atributo

Temperatura da extrusora

TPE

210–260 °C (varia)

TPU

220–250 °C (varia)

Atributo

Temperatura da cama

TPE

Até 110 °C (varia)

TPU

Até 60 °C (varia)

Atributo

Resistente a impactos

TPE

Sim

TPU

Sim

Atributo

À prova d'água

TPE

Sim

TPU

Sim

Atributo

Resistente aos raios ultravioleta

TPE

Sim

TPU

Sim

Atributo

Resistência química

TPE

Médio

TPU

Médio-Alto

Atributo

Resistência à abrasão

TPE

Médio-Baixo

TPU

Alto

Atributo

Resistência ao calor

TPE

Alto

TPU

Alto

Atributo

Força

TPE

Baixo

TPU

Médio-Alto

Atributo

Flexibilidade

TPE

Alto

TPU

Médio-Alto

Atributo

Velocidade de impressão recomendada

TPE

5–50+ mm/s (varia)

TPU

5–50+ mm/s (varia)

Atributo

Custo (por kg)

TPE

US$ 40 ou mais

TPU

$ 45 +

Embora TPE e TPU sejam diferentes, eles também possuem algumas qualidades sobrepostas. Tanto o TPE quanto o TPU são à prova d'água, resistentes aos raios UV e têm boa resistência ao calor e ao impacto. 

TPE x TPU:comparação de aplicativos

O TPE é ideal para aplicações onde são necessários modelos flexíveis. Freqüentemente, são produtos mais leves e macios, como punhos para equipamentos esportivos (por exemplo, cabos de tacos de hóquei), brinquedos, boquilhas na indústria médica, vedações à prova d'água, capas de airbags e pára-choques.   

O TPU, por outro lado, oferece uma combinação de resistência a arranhões e abrasão. Este material é usado na produção de peças de console, painéis de instrumentos, calçados esportivos e vedações e juntas. 

TPE vs. TPU:comparação de precisão de peças

Como o TPE é mais propenso ao encolhimento em comparação com o TPU, também é mais difícil imprimir modelos dimensionalmente precisos com o TPE. O TPU é mais rígido e fácil de imprimir e geralmente produz resultados de impressão mais precisos. 

TPE x TPU:comparação de velocidade

A configuração da velocidade para ambos os materiais de impressão depende das propriedades desejadas, por exemplo, a flexibilidade do produto final. As configurações de impressão apropriadas dependerão do tipo de TPE e TPU usado, do fabricante e modelo da impressora e da espessura da camada definida. A velocidade de impressão necessária de TPE e TPU está em uma faixa semelhante, de 5 a 50 mm/s. Em casos raros, tanto o TPE quanto o TPU podem imprimir em velocidades mais altas. No entanto, para resultados precisos, recomenda-se utilizar velocidades de impressão inferiores a 35 mm/s.

TPE x TPU:comparação de superfícies

O TPU tende a ter um acabamento superficial mais liso em comparação com o TPE, que geralmente possui um acabamento semelhante a borracha. 

TPE vs. TPU:comparação de resistência ao calor

Os filamentos TPE e TPU oferecem boa resistência ao calor. 

TPE vs. TPU:comparação de biodegradabilidade

Tanto o TPU quanto o TPE são biodegradáveis em 3 a 5 anos e, portanto, são considerados materiais de impressão 3D ecologicamente corretos.

TPE vs. TPU:comparação de toxicidade

Embora o TPU não seja tóxico por natureza, ele libera gases nocivos quando exposto ao fogo ou outros produtos químicos. Quando queimado, o TPU exala um odor distinto que pode causar dores de cabeça, enquanto o TPE não é tóxico e tem um leve aroma quando queimado. 

TPE x TPU:comparação de custos

Os custos relativos de TPE vs. TPU por kg variam entre as diferentes marcas. Marcas populares de filamento TPE, como eSun TPE, Matterhackers e 3dXFlex TPE variam de US$ 40/kg a aproximadamente US$ 140/kg. Algumas marcas populares de filamento TPU incluem Kodak Flex TPU (~$65/kg), Ultimaker TPU (~$90/kg), MatterHackers TPU (~$45–$55/kg), Polymaker PolyFlex (~$50–90/kg) e NinjaTek (~$110–$180/kg), entre outras. 

Quais são as alternativas mútuas para TPE e TPU?

O seguinte material é considerado uma alternativa mútua ao TPE e TPU:

• TPC (copoliéster termoplástico): O TPC, assim como o TPE e o TPU, é um filamento semelhante a borracha usado na indústria de impressão 3D. Ele também possui resistência a altas temperaturas, boa resistência química, alta resistência e excelente resistência aos raios UV.

Semelhanças entre TPE e TPU

TPE e TPU compartilham as seguintes semelhanças:

• TPU e TPE são elastômeros termoplásticos que oferecem qualidades de estiramento e curvatura em uma impressão.
• Tanto o TPE quanto o TPU oferecem excelente colorabilidade e clareza.
• TPE e TPU têm velocidades de impressão semelhantes.

Resumo

Este artigo comparou o TPE e o TPU, ambos materiais de impressão 3D comumente usados. Para saber mais sobre qual plástico é melhor e como a Xometry pode auxiliar na seleção de materiais, entre em contato com um representante da Xometry.

A Xometry oferece uma ampla gama de recursos de fabricação, incluindo impressão 3D e serviços de valor agregado para todas as suas necessidades de prototipagem e produção. Acesse nosso site para saber mais ou solicitar um orçamento gratuito e sem compromisso.

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1. Windform® RL é uma marca registrada da CRP Technology, Moderna, Itália.

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Dean McClements

Dean McClements é graduado em Engenharia Mecânica com mais de duas décadas de experiência na indústria de manufatura. Sua jornada profissional inclui funções significativas em empresas líderes como Caterpillar, Autodesk, Collins Aerospace e Hyster-Yale, onde desenvolveu um profundo conhecimento de processos e inovações de engenharia.

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