Pokud jde o typy flexibilních filamentů, stojí za zvážení především dva hlavní materiály, protože v některých vlastnostech, například v pružném návratu do původního tvaru a odolnosti proti únavě, překonávají jiné běžné flexibilní materiály, jako je flexibilní PLA nebo PVC. Jedná se o TPE a TPU filamenty, které se používají v celé řadě projektů, kde jsou flexibilní části důležitou součástí návrhu nebo funkčních vlastností. Podívejme se tedy na tyto dva filamenty podrobněji a zjistěme, kdy použít který z nich. Přejeme příjemné čtení!
Definice TPE a TPU
Klasifikace TPE
Vědecké názvy těchto dvou materiálů jsou termoplastický elastomer (TPE) a termoplastický polyuretan (TPU). Přestože jejich názvy znějí podobně, mají některé jedinečné rozdíly, díky kterým se hodí pro různé 3D tištěné objekty a díly.
Co je TPE
TPE je označení pro širokou kategorii materiálů využívajících termoplasty. Pod tento zastřešující pojem spadá mnoho podkategorií materiálů, například TPU, TPV, SEBS a další. Všechny tyto materiály proto sdílejí některé společné vlastnosti, například pružnost, a zároveň je lze díky plastovým složkám zpracovávat. TPE se kvůli svým měkkým a flexibilním vlastnostem často používá například pro pouzdra na telefony nebo těsnění.
Co je TPU
TPU je filament, který ve skutečnosti vychází z rodiny TPE materiálů a vyrábí se specifickým propojením chemické struktury. Výsledkem je polotuhý materiál s vynikající odolností proti opotřebení a velmi vysokou životností. Obvykle je méně měkký než TPE, ale vydrží déle. Díky těmto vlastnostem je TPU skvělým materiálem například pro pneumatiky nebo ochranné vybavení.
Technologický proces výroby
Oba materiály se vyrábějí poměrně podobným způsobem, protože v obou případech se materiál taví a tvaruje do filamentů pro 3D tisk. TPE se však vyrábí tak, aby bylo mimořádně měkké a ohebné, přidáním většího množství surovin s vlastnostmi podobnými gumě, zatímco TPU se vyrábí pevnější a houževnatější pomocí speciální směsi chemických látek.
Klíčové rozdíly mezi výrobou TPU a TPE
V následující tabulce jsme zvýraznili několik hlavních rozdílů mezi procesy výroby TPU a TPE filamentů. Z uvedených hodnot je zřejmé, že termoplastický polyuretanový filament je vhodnější, pokud potřebujete výrobek odolný proti opotřebení, zatímco TPE je lepší pro ohebnější objekty.
| Vlastnost | TPU | TPE (na bázi SEBS) |
| Chemická struktura | Fyzické zesíťování prostřednictvím tvrdých a měkkých segmentů | Fyzické zesíťování (styrenové blokové domény) |
| Zpracování surovin | Vyžaduje polymeraci | Fyzické míchání (bez chemické reakce) |
| Rozsah tvrdosti | 80A–75D (tvrdší, odolný proti opotřebení) | 0A–100A (měkčí, vysoce elastický) |
| Teplota zpracování | 160–220 °C | 180–210 °C |
| Hygroskopičnost | Vysoká (vyžaduje důkladné sušení) | Nízká (stále citlivý na vlhkost) |
Vlastnosti: TPE VS TPU
Níže uvádíme další tabulku s rychlým přehledem různých vlastností TPE a TPU filamentu pro 3D tisk, které patří mezi oblíbené flexibilní materiály. Můžete ji použít jako vodítko pro svůj další návrh podle toho, jaké vlastnosti chcete, aby výsledný objekt měl.
| Vlastnost | TPU (termoplastický polyuretan) | TPE (termoplastický elastomer) |
| Flexibilita | Střední flexibilita, méně ohebný než TPE | Velmi flexibilní, více roztažitelný |
| Tisknutelnost | Snazší než TPE, ale vyžaduje Direct Drive extruder | Náročnější, vyžaduje nižší rychlost tisku |
| Bod tání | 220–250 °C | 180–220 °C |
| Odolnost vůči povětrnostním vlivům | Vynikající odolnost vůči UV záření a počasí | Dobrá, ale nižší než u TPU |
| Odolnost proti roztržení | Vynikající, vhodná pro průmyslové díly | Střední až dobrá |
| Chemická odolnost | Dobrá odolnost vůči olejům, tukům a rozpouštědlům | Omezená odolnost vůči olejům a rozpouštědlům |
| Teplotní odolnost | Dobrá tepelná odolnost (až 120 °C) | Střední tepelná odolnost (až 80–100 °C) |
| Povrchová textura | Může být hladká nebo drsná v závislosti na složení | Obvykle hladká a měkká na dotek |
Při porovnání vlastností obou materiálů je zřejmé, že některé aplikace mohou být vhodnější pro jeden materiál než pro druhý. Obecně však platí, že TPU se obvykle tiskne snadněji. Více informací najdete v tomto článku: Průvodce TPU filamentem.
Recyklace: TPE VS TPU
Stále více spotřebitelů se zajímá o udržitelnost a možnost bezpečně recyklovat filamenty pro 3D tisk je velkou výhodou pro každého hobby uživatele, kterému záleží na životním prostředí.
TPE se obecně recykluje o něco snadněji, protože jej lze například znovu roztavit a extrudovat do nového filamentu. TPU se recykluje více mechanickým procesem, a proto by mělo být před likvidací správně vytříděno a odděleno.
Oba filamenty lze znovu použít pro jiné výrobky, takže z hlediska konečného odpadu mezi nimi není rozdíl. Recyklované TPU se často používá jako materiál pro izolace, průmyslové díly nebo dokonce podlahové krytiny. TPE má širší možnosti použití, protože recyklovaný materiál lze využít v mnoha různých spotřebních výrobcích.
Použití: TPE VS TPU
Porovnání TPE vs. TPU podle oblastí použití je skvělý způsob, jak prakticky využít to, co jsme se dozvěděli o vlastnostech TPE a TPU filamentů pro 3D tiskárny.
TPU se používá pro mnoho různých měkkých, ale zároveň odolných výrobků, jako jsou pouzdra na telefony, obuv, podrážky, těsnění, automobilové díly, zdravotnické pomůcky, flexibilní hadice a sportovní vybavení. U těchto předmětů lze očekávat dlouhou životnost a zároveň dostatečnou flexibilitu pro jejich zamýšlené použití.
3D tištěná TPU bota
TPE se také používá pro pouzdra na telefony. Obecně poskytují o něco menší ochranu, ale díky vyšší flexibilitě mohou telefonu ještě lépe přiléhat. Mezi další použití patří hračky, hadice, trubičky, těsnění, popruhy, vložky do bot, rukojeti vybavení a další.
Ochranná návlečka kabelového konektoru z TPE
Závěr
Ať už chcete tisknout filamentem z TPU nebo TPE, měli byste vždy zvážit celkové vlastnosti každého typu a způsob, jakým budete hotový vytištěný objekt používat.
TPU filament pro 3D tisk vydrží déle a je vhodnější pro venkovní použití, zatímco TPE filament se lépe hodí pro měkčí výrobky, které by měly být bezpečné pro děti nebo dokonale přiléhat k jinému výrobku či objektu vyžadujícímu vysokou přizpůsobivost. Jako materiál pro 3D tisk je však TPE náročnější na tisk než TPU. TPU je vhodnější pro začátečníky. Bez ohledu na to, který materiál zvolíte, oba jsou bezpečné pro životní prostředí a představují skvělé možnosti. Přejeme úspěšný tisk!