TPE vs TPU :principales différences et choix du bon matériau pour l'impression 3D

Le TPE (Thermoplastic Elastomer) est un caoutchouc qui possède à la fois des propriétés thermoplastiques et élastomères. Le TPU (Polyuréthane Thermoplastique), quant à lui, est une forme de TPE. Le TPU et le TPE sont des filaments flexibles utilisés comme matériaux d'impression 3D pour les conceptions nécessitant des qualités d'étirement ou de pliage. Ils confèrent également une qualité « douce au toucher » aux produits imprimés.

En général, les TPE ont tendance à être plus doux et plus flexibles que les TPU. Le TPU étant toujours flexible mais plus rigide, il s’agit également d’un matériau plus facile à imprimer. Cependant, le TPE est plus courant car il est présent sur le marché depuis plus longtemps. Le TPE est également généralement moins cher que le TPU. Le TPU fonctionne bien dans les prototypes plus lourds, plus résistants et plus durables, tandis que le filament TPE est davantage adapté aux modèles plus légers, plus souples et plus flexibles.

Dans cet article, nous allons examiner les différences entre le TPE et le TPU, leurs applications et leurs propriétés qui les rendent uniques dans l'industrie de la fabrication additive.

Définition du TPE et comparaison avec le TPU

Le TPE est connu pour sa robustesse et sa flexibilité. Il est disponible sous forme de filament pour les imprimantes FDM et sous forme de poudre pour les machines SLS. Bien que le TPE soit encore relativement nouveau dans l’industrie de la fabrication additive, il existe comme matériau à usage industriel depuis les années 1950. EOS a été la première entreprise à lancer le TPE comme matériau pour l'impression SLS en 2013. Le TPE porte le nom de PrimePart ST (PEBA 2301). Cette introduction a été suivie par le lancement du matériau TPE de CRP Technology, appelé Windform® RL.

En tant que matériau polymère, le TPE combine les caractéristiques du caoutchouc vulcanisé thermoplastique et thermodurci. Les variantes du TPE incluent une gamme de matériaux flexibles, tels que le polyuréthane thermoplastique (TPU), le polyamide thermoplastique (TPA) et le copolyester thermoplastique (TPC). Les modèles et prototypes imprimés en TPE ont été utilisés dans des industries telles que l'automobile et le médical. Le TPE a été utilisé dans la fabrication de chaussures de sport et peut également être trouvé dans l'électronique :par exemple, le boîtier en plastique autour de certains câbles de casque ou toute autre application où des qualités semblables à celles du caoutchouc sont requises.

Avantages du TPE par rapport au TPU

Le TPE présente les avantages suivants par rapport au TPU :

• Le TPE est sur le marché depuis plus longtemps et est donc plus courant.
• Le TPE est plus doux et plus flexible que le TPU.
• Le TPE peut être utilisé comme stabilisateur flexible. Il ne sert pas seulement à imprimer un modèle entier mais peut être utilisé pour imprimer une couche intermédiaire. 
• Le TPE est généralement moins cher que le TPU.
• Certains TPE peuvent être plus facilement recyclés que les TPU.

Inconvénients du TPE par rapport au TPU

Le TPE présente les inconvénients suivants par rapport au TPU :

• Le TPE n'est pas adapté aux débutants. Les paramètres de l'imprimante doivent être très précis afin d'obtenir les résultats souhaités. 
• Après l'impression, vous devez retravailler presque tous les modèles imprimés avec du TPE.
• Le TPE est plus sensible à la température que d'autres élastomères, tels que le TPU. 

Définition du TPU et comparaison avec le TPE

Le TPU et le TPE font partie de la même famille. BF Goodrich (maintenant connu sous le nom de Lubrizol Advanced Materials) a inventé le TPU en 1959; ce n'est pas un matériau récemment découvert. Cependant, son application dans l’impression 3D est encore relativement nouvelle. En raison de ses propriétés uniques, le TPU suscite de plus en plus d’intérêt dans l’industrie de la fabrication additive. Ses produits imprimés ont été appliqués à diverses industries. 

Le TPU peut être utilisé comme matériau d'impression dans deux types d'imprimantes 3D :les imprimantes à modélisation par dépôt de fusion (FDM) et les imprimantes à frittage sélectif par laser (SLS). Avec les imprimantes FDM, le matériau sous forme de filament est utilisé pour imprimer les modèles souhaités. Avec SLS, une forme de poudre est utilisée. À long terme, imprimer avec une imprimante FDM sera plus rentable. 

Le TPU est disponible dans une large gamme de couleurs opaques ainsi que transparentes. Sa finition de surface peut aller de lisse à rugueuse (pour assurer l'adhérence). L’une des caractéristiques uniques du TPU est que sa dureté peut être personnalisée. Cette capacité à contrôler la dureté peut donner lieu à des matériaux allant du souple (caoutchouc) au dur (plastique rigide). 

L'application du TPU est très polyvalente. Les industries qui utilisent des produits imprimés en TPU comprennent l'aérospatiale, l'automobile, la chaussure, le sport et le médical. Le TPU est également utilisé comme gaine pour les fils dans l'industrie électrique et comme étui de protection pour les appareils électroniques, tels que les téléphones portables ou les tablettes. 

Tableau 1. Comparaison entre TPE et TPU

Attribut TPE TPU

Attribut

Température de l'extrudeuse

TPE

210–260 °C (variable)

TPU

220–250 °C (variable)

Attribut

Température du lit

TPE

Jusqu'à 110 °C (variable)

TPU

Jusqu'à 60 °C (variable)

Attribut

Résistant aux chocs

TPE

Oui

TPU

Oui

Attribut

Étanche

TPE

Oui

TPU

Oui

Attribut

Résistant aux UV

TPE

Oui

TPU

Oui

Attribut

Résistance chimique

TPE

Médical

TPU

Moyen-Élevé

Attribut

Résistance à l'abrasion

TPE

Moyen-Faible

TPU

Élevé

Attribut

Résistance à la chaleur

TPE

Élevé

TPU

Élevé

Attribut

Force

TPE

Faible

TPU

Moyen-Élevé

Attribut

Flexibilité

TPE

Élevé

TPU

Moyen-Élevé

Attribut

Vitesse d'impression recommandée

TPE

5 à 50+ mm/s (varie)

TPU

5 à 50+ mm/s (varie)

Attribut

Coût (par kg)

TPE

40 $ et plus

TPU

45 $ et plus

Bien que le TPE et le TPU diffèrent, ils présentent également des qualités qui se chevauchent. Le TPE et le TPU sont imperméables, résistants aux UV et ont une bonne résistance à la chaleur et aux chocs. 

TPE et TPU :comparaison des applications

Le TPE est idéal pour les applications où des modèles flexibles sont requis. Il s'agit souvent de produits plus légers et plus souples, tels que des poignées d'équipement de sport (par exemple, des poignées de bâton de hockey), des jouets, des embouts médicaux dans l'industrie médicale, des joints d'étanchéité, des housses d'airbag et des pare-chocs.   

Le TPU, quant à lui, offre une combinaison de résistance aux rayures et à l’abrasion. Ce matériau est utilisé dans la production de pièces de console, de tableaux de bord, de chaussures de sport et de joints d'étanchéité. 

TPE et TPU :comparaison de la précision des pièces

Étant donné que le TPE est plus sujet au rétrécissement que le TPU, il est également plus difficile d'imprimer des modèles dimensionnellement précis avec du TPE. Le TPU est plus rigide et plus facile à imprimer et donne généralement des résultats d'impression plus précis. 

TPE et TPU :comparaison de vitesse

Le réglage de la vitesse pour les deux supports d'impression dépend des propriétés souhaitées, par exemple la flexibilité du produit final. Les paramètres d'impression appropriés dépendront du type de TPE et de TPU utilisé, du fabricant et du modèle de l'imprimante, ainsi que de l'épaisseur de couche définie. La vitesse d'impression requise du TPE et du TPU se situe dans une plage similaire, de 5 à 50 mm/s. Dans de rares cas, le TPE et le TPU peuvent imprimer à des vitesses plus élevées. Cependant, pour des résultats précis, il est recommandé d'utiliser des vitesses d'impression inférieures à 35 mm/s.

TPE et TPU :comparaison des surfaces

Le TPU a tendance à avoir une finition de surface plus lisse que le TPE, qui a généralement une finition semblable à du caoutchouc. 

TPE et TPU :comparaison de la résistance à la chaleur

Les filaments TPE et TPU offrent une bonne résistance à la chaleur. 

TPE vs TPU :comparaison de biodégradabilité

Le TPU et le TPE se biodégradent en 3 à 5 ans et sont donc considérés comme des matériaux d'impression 3D respectueux de l'environnement.

TPE et TPU :comparaison de la toxicité

Bien que le TPU soit de nature non toxique, il libère des fumées nocives lorsqu'il est exposé au feu ou à d'autres produits chimiques. Lorsqu'il est brûlé, le TPU dégage une odeur distincte qui peut provoquer des maux de tête, tandis que le TPE est non toxique et dégage un léger arôme lorsqu'il est brûlé. 

TPE et TPU :comparaison des coûts

Les coûts relatifs du TPE par rapport au TPU par kg varient selon les différentes marques. Les marques populaires de filament TPE, telles que eSun TPE, Matterhackers et 3dXFlex TPE, vont de 40 $/kg à ~ 140 $/kg. Certaines marques populaires de filament TPU incluent Kodak Flex TPU (~ 65 $/kg), Ultimaker TPU (~ 90 $/kg), MatterHackers TPU (~ 45 $ à 55 $/kg), Polymaker PolyFlex (~ 50 à 90 $/kg) et NinjaTek (~ 110 $ à 180 $/kg), entre autres. 

Quelles sont les alternatives mutuelles au TPE et au TPU ?

Le matériau suivant est considéré comme une alternative mutuelle au TPE et au TPU :

• TPC (copolyester thermoplastique) : Le TPC, tout comme le TPE et le TPU, est un filament semblable au caoutchouc utilisé dans l'industrie de l'impression 3D. Il présente également une résistance aux températures élevées, une bonne résistance chimique, une résistance élevée et une excellente résistance aux UV.

Similitudes entre le TPE et le TPU

Le TPE et le TPU partagent les similitudes suivantes :

• Le TPU et le TPE sont tous deux des élastomères thermoplastiques qui offrent des qualités d'étirement et de pliage lors d'une impression.
• Le TPE et le TPU offrent une colorabilité et une clarté excellentes.
• Le TPE et le TPU ont des vitesses d'impression similaires.

Résumé

Cet article compare le TPE et le TPU, tous deux des matériaux d'impression 3D couramment utilisés. Pour en savoir plus sur le meilleur plastique et comment Xometry peut vous aider dans la sélection des matériaux, contactez un représentant Xometry.

Xometry offre une large gamme de capacités de fabrication, notamment l'impression 3D et des services à valeur ajoutée pour tous vos besoins de prototypage et de production. Visitez notre site Web pour en savoir plus ou pour demander un devis gratuit et sans engagement.

Avis de marque déposée et de droit d'auteur

1. Windform® RL est une marque déposée de CRP Technology, Moderna, Italie.

Avis de non-responsabilité

Le contenu apparaissant sur cette page Web est uniquement à des fins d’information. Xometry ne fait aucune représentation ni garantie d'aucune sorte, qu'elle soit expresse ou implicite, quant à l'exactitude, l'exhaustivité ou la validité des informations. Les paramètres de performance, les tolérances géométriques, les caractéristiques de conception spécifiques, la qualité et les types de matériaux ou les processus ne doivent pas être déduits comme représentant ce qui sera fourni par des fournisseurs ou des fabricants tiers via le réseau de Xometry. Les acheteurs cherchant des devis pour des pièces sont responsables de définir les exigences spécifiques de ces pièces. Veuillez vous référer à nos conditions générales pour plus d'informations.

Dean McClements

Dean McClements est titulaire d'un baccalauréat spécialisé en génie mécanique et possède plus de deux décennies d'expérience dans l'industrie manufacturière. Son parcours professionnel comprend des rôles importants dans des entreprises de premier plan telles que Caterpillar, Autodesk, Collins Aerospace et Hyster-Yale, où il a développé une compréhension approfondie des processus d'ingénierie et des innovations.

Lire d'autres articles de Dean McClements