Wenn es um flexible Filamenttypen geht, sind zwei Hauptmaterialien zu berücksichtigen, da sie andere gängige flexible Materialien (wie flexibles PLA oder PVC) in Bezug auf Eigenschaften wie elastische Erholungsrate und Ermüdungsbeständigkeit übertreffen. Dies sind TPE- und TPU-Filamente, die in einer Vielzahl von Projekten eingesetzt werden, die flexible Teile als Teil des Designs oder der Eigenschaften erfordern. Werfen wir also einen genaueren Blick auf diese beiden Filamente und erfahren Sie, wann welches Material verwendet werden sollte. Viel Spaß!
Definition von TPE und TPU
Klassifizierung von TPE
Die wissenschaftlichen Namen für diese beiden Materialien sind thermoplastisches Elastomer (TPE) und thermoplastisches Polyurethan (TPU). Obwohl sie ähnlich klingen mögen, weisen sie einige einzigartige Unterschiede auf, die sie für verschiedene 3D-gedruckte Objekte und Teile hervorragend geeignet machen.
Was ist TPE?
TPE ist der Name für eine breite Kategorie von Materialien, die Thermoplaste verwenden. Viele Untergattungen von Materialien stammen von dem Oberbegriff ab, wie z. B. TPU, TPV, SEBS und mehr. Daher teilen all diese Materialien einige gemeinsame Merkmale, wie z. B. Elastizität, während sie aufgrund der Kunststoffelemente dennoch bearbeitbar sind. TPE wird aufgrund seiner weichen und flexiblen Eigenschaften oft beispielsweise für Handyhüllen oder Dichtungen verwendet.
Was ist TPU?
TPU ist ein Filament, das sich tatsächlich von TPE-Filamenten abzweigt, das durch eine sehr spezifische Vernetzung der chemischen Struktur hergestellt wird. Dies führt zu einem halbstarren Material, das eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit aufweist und extrem haltbar ist. Es ist typischerweise weniger weich als TPE, hält aber besser. Aufgrund dieser Eigenschaften ist TPU ein ausgezeichnetes Material für Reifen oder Schutzausrüstung.
Technologischer Herstellungsprozess
Beide Materialien werden auf eine etwas ähnliche Weise hergestellt, da beide Materialien durch Schmelzen und Formen des Materials zu 3D-Druckfilamenten hergestellt werden. TPE wird jedoch durch Zugabe weiterer Rohstoffe mit Gummieigenschaften superweich und biegsam gemacht, während TPU durch Zugabe einer speziellen Chemikalienmischung stärker und zäher gemacht wird.
Hauptunterschiede zwischen TPU- und TPE-Herstellung
In der folgenden Tabelle haben wir einige der Hauptunterschiede zwischen den beiden Prozessen zur Herstellung von TPU- und TPE-Filamenten hervorgehoben. Und betrachtet man die Skala, so ist klar, dass thermoplastisches Polyurethan-Filament besser ist, wenn Sie ein verschleißfestes Produkt benötigen, während TPE besser für biegsamere Objekte geeignet ist.
| Merkmal | TPU | TPE (SEBS-basiert) |
| Chemische Struktur | Chemische Vernetzung (harte/weiche Segmente) | Physikalische Vernetzung (Styrol-Blockdomänen) |
| Rohstoffverarbeitung | Erfordert Polymerisation | Physikalisches Mischen (keine chemische Reaktion) |
| Härtebereich | 80A–75D (härter, verschleißfest) | 0A–100A (weicher, hochelastisch) |
| Verarbeitungstemperatur | 160–220°C | 180–210°C |
| Hygroskopizität | Hoch (strenge Trocknung erforderlich) | Niedrig (noch feuchtigkeitsempfindlich) |
Eigenschaften: TPE VS TPU
Nachfolgend haben wir eine weitere Tabelle für einen schnellen Überblick über die verschiedenen Eigenschaften von TPE- und TPU-3D-Druckfilamenten bereitgestellt, beides beliebte Materialien. Nutzen Sie dies als Leitfaden für Ihr nächstes Design, basierend auf den Eigenschaften, die Ihr Objekt haben soll.
| Eigenschaft | TPU (Thermoplastisches Polyurethan) | TPE (Thermoplastisches Elastomer) |
| Flexibilität | Mäßige Flexibilität, weniger biegsam als TPE | Sehr flexibel, dehnbarer |
| Druckbarkeit | Einfacher als TPE, erfordert aber einen Direktextruder | Anspruchsvoller, langsamere Druckgeschwindigkeit |
| Schmelzpunkt | 220–250°C | 180–220°C |
| Wetterbeständigkeit | Hervorragende UV- und Wetterbeständigkeit | Gut, aber weniger beständig als TPU |
| Reißfestigkeit | Ausgezeichnet, gut für Industrieteile | Mäßig bis gut |
| Chemische Beständigkeit | Gute Beständigkeit gegen Öle, Fette und Lösungsmittel | Begrenzte Beständigkeit gegen Öle und Lösungsmittel |
| Temperaturbeständigkeit | Gute Hitzebeständigkeit (bis zu 120°C) | Mäßige Hitzebeständigkeit (bis zu 80–100°C) |
| Oberflächenbeschaffenheit | Kann je nach Formulierung glatt oder rau sein | Typischerweise glatt, weich im Griff |
Beim Vergleich der Eigenschaften beider Materialien wird deutlich, dass es einige Anwendungen gibt, die für das eine oder andere besser geeignet sein könnten. Als Faustregel gilt jedoch, dass das Drucken mit TPU in der Regel einfacher ist, worüber Sie mehr in diesem Blogbeitrag zum TPU-Filament-Leitfaden erfahren können.
Recycling: TPE VS TPU
Viele Verbraucher sind zunehmend besorgt über Nachhaltigkeit, und die Möglichkeit, die 3D-Druckfilamente sicher zu recyceln, ist ein großer zusätzlicher Bonus für jeden Hobby-Enthusiasten, dem die Umwelt am Herzen liegt.
TPE ist im Allgemeinen etwas einfacher zu recyceln, da es beispielsweise geschmolzen und zu neuem Filament extrudiert werden kann. TPU wird durch einen mechanischeren Prozess recycelt und sollte daher vor der Entsorgung korrekt sortiert und getrennt werden.
Beide Filamente können für andere Produkte wiederverwendet werden, so dass es keinen Unterschied im Endmüll gibt. Recyceltes TPU wird oft als Material für Isolierungen, Industrieteile oder sogar Fußböden verwendet. TPE hat eine breitere Anwendung, da recycelte Materialien in vielen verschiedenen Konsumgütern verwendet werden können.
Anwendungen: TPE VS TPU
Der Vergleich von TPE und TPU durch die Untersuchung ihrer Anwendungen ist eine großartige Möglichkeit, das Gelernte über die Eigenschaften von TPE- und TPU-3D-Druckerfilamenten anzuwenden.
TPU wird für viele verschiedene weiche, aber dennoch langlebige Produkte verwendet, wie z. B. Handyhüllen, Schuhe, Schuhsohlen, Dichtungen, Dichtungsringe, Automobilteile, medizinische Geräte, flexible Schläuche und Sportgeräte. Von diesen Objekten kann erwartet werden, dass sie lange halten, während sie gleichzeitig flexibel genug sind, um ihren Zweck zu erfüllen.
3D-gedruckter TPU-Schuh
TPE wird auch für Handyhüllen verwendet; sie sind jedoch im Allgemeinen etwas weniger schützend, passen aber aufgrund ihrer besseren Flexibilität noch besser zum Telefon. Andere Verwendungszwecke sind Spielzeug, Schläuche, Rohre, Dichtungen, Gurte, Einlegesohlen, Griffe für Ausrüstungen und mehr.
Kabelschutzhülle aus TPE
Fazit
Egal, ob Sie mit Filament aus TPU-Material oder TPE-Material drucken möchten, Sie sollten immer die Gesamteigenschaften jedes Typs und die Art und Weise berücksichtigen, wie Sie Ihr gedrucktes Objekt nach seiner Fertigstellung verwenden werden.
TPU-3D-Filament hält länger und ist besser für den Außenbereich geeignet, während TPE-Filament besser für weichere Produkte geeignet ist, die für Kinder sicher sein oder perfekt zu einem anderen Produkt oder Objekt passen sollten, das eine hohe Konformität erfordert. Aber als Material für den 3D-Druck ist TPE schwieriger zu drucken als TPU. TPU ist besser für Anfänger geeignet. Unabhängig davon, wofür Sie sich entscheiden, sind beide Materialien umweltfreundlich und hervorragende Optionen. Viel Spaß beim Drucken!