Bei flexiblen Filamenttypen gibt es zwei Hauptmaterialien zu beachten, da sie andere gängige flexible Materialien (wie flexibles PLA oder PVC) in Bezug auf elastische Rückstellfähigkeit und Ermüdungsbeständigkeit übertreffen. Dies sind TPE- und TPU-Filamente, die in einer Vielzahl von Projekten eingesetzt werden, die flexible Teile als Bestandteil des Designs oder der Eigenschaften erfordern. Werfen wir also einen genaueren Blick auf diese beiden Filamente und erfahren Sie, wann Sie welches verwenden sollten. Viel Spaß!
Definition von TPE und TPU
Klassifizierung von TPE
Die wissenschaftlichen Bezeichnungen 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 Unterkategorien von Materialien stammen von dem Oberbegriff ab, wie z. B. TPU, TPV, SEBS und mehr. Daher teilen alle 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 tatsächlich von TPE-Filamenten abzweigt und durch eine sehr spezifische Vernetzung der chemischen Struktur hergestellt wird. Dies führt zu einem halbstarren Material, das eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit aufweist und extrem langlebig ist. Es ist typischerweise weniger weich als TPE, hält aber besser. Aufgrund dieser Eigenschaften ist TPU ein hervorragendes Material für Reifen oder Schutzausrüstung.
Technologischer Herstellungsprozess
Beide Materialien werden auf ähnliche Weise hergestellt, da beide Materialien durch Schmelzen und Formen des Materials zu 3D-Druckfilamenten hergestellt werden. TPE wird jedoch durch die Zugabe weiterer Rohstoffe mit Gummieigenschaften superweich und biegsam gemacht, während TPU durch die Zugabe einer speziellen Chemikalienmischung stärker und zäher gemacht wird.
Hauptunterschiede zwischen TPU- und TPE-Produktion
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 ein verschleißfestes Produkt benötigt wird, während TPE besser für biegsamere Objekte ist.
| Merkmal | TPU | TPE (SEBS-basiert) |
| Chemische Struktur | Chemische Vernetzung (Hart-/Weichsegmente) | Physikalische Vernetzung (Styrolblockdomänen) |
| Rohmaterialverarbeitung | 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, die beide beliebte Materialien sind. Nutzen Sie diese, um Ihr nächstes Design zu leiten, 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 |
| Bedruckbarkeit | Einfacher als TPE, erfordert aber einen Direktextruder | Anspruchsvoller, langsamere Druckgeschwindigkeit |
| Schmelzpunkt | 220–250°C | 180–220°C |
| Witterungsbeständigkeit | Hervorragende UV- und Witterungsbeständigkeit | Gut, aber weniger beständig als TPU |
| Reißfestigkeit | Hervorragend, gut für Industrieteile | Mäßig bis gut |
| Chemische Beständigkeit | Gute Beständigkeit gegenüber Ölen, Fetten und Lösungsmitteln | Begrenzte Beständigkeit gegenüber Ölen und Lösungsmitteln |
| Temperaturbeständigkeit | Gute Hitzebeständigkeit (bis zu 120°C) | Mäßige Hitzebeständigkeit (bis zu 80–100°C) |
| Oberflächentextur | Kann je nach Formulierung glatt oder rau sein | Typischerweise glatt, weich im Griff |
Vergleicht man die Eigenschaften beider Materialien, so ist klar, dass es einige Anwendungen gibt, die für das eine besser geeignet sein könnten als für das andere. Im Allgemeinen lässt sich TPU jedoch leichter drucken, worüber Sie in diesem TPU Filament Guide Blogbeitrag mehr erfahren können.
Recycling: TPE vs. TPU
Viele Verbraucher legen zunehmend Wert auf Nachhaltigkeit, und die Möglichkeit, die 3D-Druckfilamente sicher zu recyceln, ist ein großer zusätzlicher Bonus für jeden Hobbyisten, dem die Umwelt am Herzen liegt.
TPE ist im Allgemeinen etwas einfacher zu recyceln, da es zum Beispiel eingeschmolzen 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 Endabfall 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 anhand ihrer Anwendungen ist eine großartige Möglichkeit, das Gelernte über die Eigenschaften der TPE- und TPU-3D-Druckerfilamente anzuwenden.
TPU wird für viele verschiedene weiche, aber dennoch langlebige Produkte verwendet, wie z. B. Handyhüllen, Schuhe, Schuhsohlen, Dichtungen, Dichtungsringe, Autoteile, medizinische Geräte, flexible Schläuche und Sportgeräte. Diese Objekte können voraussichtlich lange halten und sind gleichzeitig flexibel genug, um ihren Zweck zu erfüllen.
3D-gedruckter TPU-Schuh
TPE wird auch für Handyhüllen verwendet; diese sind jedoch im Allgemeinen etwas weniger schützend, passen aber aufgrund ihrer besseren Flexibilität noch besser zum Telefon. Weitere Anwendungen sind Spielzeug, Schläuche, Rohre, Dichtungen, Gurte, Einlegesohlen, Griffe für Ausrüstung und mehr.
Kabelschutzhülle aus TPE
Fazit
Unabhängig davon, ob Sie mit Filament aus TPU-Material oder TPE-Material drucken möchten, sollten Sie immer die Gesamteigenschaften jedes Typs und die spätere Verwendung Ihres gedruckten Objekts berücksichtigen.
TPU 3D-Filament hält länger und ist besser für den Außenbereich geeignet, während TPE-Filament besser für weichere Produkte geeignet ist, die kindersicher sein oder perfekt zu einem anderen Produkt oder Objekt passen sollen, das eine hohe Anpassungsfähigkeit erfordert. Als Material für den 3D-Druck ist TPE jedoch schwieriger zu drucken als TPU. TPU ist besser für Anfänger geeignet. Unabhängig davon, wofür Sie sich entscheiden, sind beide Materialien umweltfreundlich und eine gute Wahl. Viel Spaß beim Drucken!