Was ist der Unterschied zwischen TPE und TPU im 3D-Druck?

BASF baut das Arbeitsgebiet 3D-Druck weiter aus und stärkt seine Marktpräsenz bei Powder Bed Fusion mit neuen Produkten und Formulierungen. / BASF is expanding its 3D printing activities by strengthening the market presence in the area of powder bed fus

Gummi oder Materialien mit gummiartigen Eigenschaften werden häufig für eine Vielzahl von Anwendungen verwendet, bei denen die elastischen Eigenschaften von Gummi erforderlich sind. Da 3D-Druck mit Gummi lange Zeit nicht für möglich gehalten wurde (Gummi ist ein duroplastisches Material), suchten die Hersteller nach einer 3D-Druckalternative zu Gummi. Der erste kam durch flexible PLA-Materialien.

Heutzutage erfreut sich der 3D-Druck mit TPE und TPU aufgrund seiner hervorragenden Eigenschaften wachsender Beliebtheit. Aber was ist der Unterschied zwischen TPE und TPU?

TPE und TPU sind thermoplastische Elastomere oder gummiartige Materialien. Sie gibt es seit den 1950er Jahren. TPEs und TPUs werden zur Herstellung von gummiartigen Gehäusen, Deckeln, Paneelen, Fußsohlen usw. verwendet. Vor kurzem wurden beide Materialien als 3D-druckbare Materialien für die additive Fertigungsindustrie verfügbar.

Was ist der Unterschied zwischen den beiden Materialien? Wie entscheiden Sie sich für den 3D-Druck in TPU oder TPE? Was ist der Unterschied zu anderen Arten von gummiartigen Materialien wie flexiblem PLA? Sind TPU und TPE eine gute 3D-Druckalternative zu Gummi?

Unterschied zwischen TPE und TPU

Bevor 3D-druckbares TPE und TPU verfügbar waren, untersuchte der Markt flexible oder weiche PLAs, um die gummiartigen Eigenschaften nachzuahmen. Diese sind jedoch hinsichtlich Verschleiß und elastischen Eigenschaften von geringerer Qualität als TPE und TPU. Für industrielle Anwendungen besteht kein Zweifel daran, dass der 3D-Druck mit TPE oder TPU viel bessere Ergebnisse liefert als mit PLA. Dies ist der Hauptgrund, warum Beamler diese elastischen PLAs nicht anbietet.

Wann sollte man sich für den 3D-Druck mit TPU über TPE entscheiden und umgekehrt? Wir haben bereits gesehen, dass TPU eine Art TPE ist. Aus diesem Grund kann man mit Sicherheit sagen, dass TPE häufiger vorkommt als TPU, da es seit längerer Zeit als 3D-Druckmaterial erhältlich ist. TPU ist eine neuere Variante von 3D-druckbaren thermoplastischen Elastomeren. Beim 3D-Druck mit TPU können Sie davon ausgehen, dass Ihr Teil fester ist als das mit TPE hergestellte.

Der eigentliche Unterschied liegt also nicht im Namen, sondern in den verfügbaren Härtegraden. Ihre Wahl zwischen TPU und TPE hängt also nur von der Härte ab, die Ihr 3D-Druckteil benötigt.

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TPE

Was ist TPE und wofüt ist TPE eine Abkürzung? TPE steht für Thermoplastisches Elastomer. Es ist ein thermoplastischer Kautschuk mit sowohl thermoplastischen als auch elastomeren Eigenschaften, im Wesentlichen eine Kombination aus Kautschuk und Kunststoff.

Anwendungen für TPE

TPE wird in der Automobil- und Medizinindustrie eingesetzt. TPE findet sich aber auch in der Elektronik als Kabelmantel und bei einigen Kopfhörerkabeln oder in anderen Anwendungen, in denen gummiartige Eigenschaften erforderlich sind.

3D-Druck mit TPE

TPE-Materialien sind als Filament für FDM und Pulver zur Verwendung in SLS-Maschinen erhältlich. EOS, CRP Technology, Roboze und Sintirit bieten TPE-Material für den 3D-Druck und sind über die Beamler-Plattform erhältlich.

EOS hat bereits 2013 sein TPE-Material für SLS unter dem Namen PrimePart ST (PEBA 2301) herausgebracht.

CRP Technology bietet TPE SLS-Pulver unter dem Namen Windform® RL an.

Auch Sintirit hat TPE-Pulver im Portfolio.

Wenn Sie nach TPE-Filamenten suchen: Roboze hat ein TPE-Filament in seinem Portfolio namens FLEX, das in seinen Roboze FDM-Druckern verwendet werden kann.

All dies sind großartige Optionen für Ingenieure, die sich aufgrund der hervorragenden Qualität der gedruckten Teile für 3D-Druck mit TPE interessieren.

TPE-Windform by CRPtech

TPE Windform by CRPtech

TPU

TPU als steht für thermoplastisches Polyurethan und ist eine Form von TPE oder thermoplastischem Elastomer. TPU wurde 1959 von BF Goodrich erfunden (jetzt unter dem Namen Lubrizol Advanced Materials firmierend). Es ist ein thermoplastisches Elastomer, das zur Polyurethan-Klasse von Kunststoffen gehört. Die Härte des TPU kann angepasst werden, was zu einem Material führt, das von weich (gummiartig) bis hart (starrer Kunststoff) reicht. TPU ist in verschiedenen Farben sowie transparent erhältlich. Die Oberfläche kann glatt oder rau sein, um Halt zu bieten.

Anwendungen für TPU

TPU ist in vielen Anwendungen zu finden: Kfz-Instrumententafeln, Sportartikel, medizinische Geräte, Schuhsohlen, aufblasbare Gummifloßflaschen, Handyhüllen und TPU ist der Kunststoff um Draht und Kabel.

3D-Druck mit TPU

TPU ist als Filament zur Verwendung in FDM-Maschinen erhältlich. TPU ist ein Thermaplastik und eignet sich für Materialextrusionsprozesse: Das Material kann geschmolzen, gekühlt und gehärtet werden.

TPU-Filament für FDM-Maschinen wird von Stratasys als FDM-TPU 92A angeboten. Dieses Material wurde im November 2018 eingeführt.

3D-Druck mit TPU-Pulvern kann aber auch über SLS-Maschinen erfolgen

Der polnische Materialhersteller bietet TPU-Pulver unter dem Markennamen FLEXA an.

TPU-92A-FDM by Stratasys

TPU 92A FDM by Stratasys

Das deutsche Chemie- und Materialunternehmen BASF verfügt über ein großes Materialportfolio, darunter eine Auswahl von TPUs unter dem Namen Ellatollan. Erst seit kurzem werden TPU-Materialien für die additive Fertigung angeboten.

Die BASF ist ein ehrgeiziger neuer Spieler auf dem Gebiet. Die BASF ist 2017 zu AM gewechselt, um ein Portfolio hochwertiger Materialien für die additive Fertigung aufzubauen. Sie gründeten eine Tochtergesellschaft, die BASF 3D Printing Solutions GmbH, die sich der additiven Fertigung widmet und sich zunächst auf die Bereiche Automobil, Luft- und Raumfahrt sowie Konsumgüter konzentrieren wird. Die BASF wird schnell zu einer Referenz, indem sie herausragende Materialien für den 3D-Druck mit TPU bereitstellt.

Ihr schnell wachsendes Materialportfolio für AM umfasst: Filamente (Ultrafuse und Innofil3D) und Pulver (Ultrasint und Adsint) sowie Advanced Photopolymers and Inks (Ultracur3D).

Ihr additives Fertigungsportolio besteht aus zwei TPU-Pulvern. Zum einen Adsint TPU 90 flex für die SLS-Technologie (Selective Laser Sintering), zum anderen UtrasintTM TPU01 für HP Multi Jet Fusion-Drucker. Die Materialien wurden von Advanc3D Materials entwickelt, einem Unternehmen, das 2018 von der BASF übernommen wurde.

Adsint TPU 90 flex (thermoplastisches Polyurethan) ist ein Pulver, das für die SLS-Drucktechnologie entwickelt wurde. Mit Adsint TPU 90 flex bedruckte Teile weisen eine hohe Dehnung, hervorragende physikalische Eigenschaften, eine gummiartige Elastizität sowie eine gute Abrieb- und Chemikalienbeständigkeit auf. Typische Anwendungen sind Hard-Soft-Systeme, Sportschuhe, orthopädische Modelle, Schläuche, Dichtungen und Räder. Laut BASF wurde Adsint TPU 90 flex auf den meisten gängigen SLS-Druckern getestet und kann auf Maschinen aller Größen eingesetzt werden.

UltrasintTM TPU01 ist das zweite TPU-Material im Portfolio der additiven Fertigungsmaterialien der BASF. Dieses Material ist für die Verwendung in HP Multi Jet Fusion-Druckern geeignet.

Neu auf dem Markt: Silikondruck

TPE und TPU sind gummiartige Kunststoffe und bereits von besserer Qualität die gummiartige PLA. Aber was ist mit Gummi selbst? Das Drucken mit Gummi selbst wurde lange für nicht möglich gehalten, da es sich um ein duroplastisches Material handelt. In letzter Zeit ist jedoch der 3D-Druck in Silikon, einem gummiartigen Material, verfügbar geworden. Artikel lesen Ist 3D-Druck mit Silikon möglich? um mehr darüber zu erfahren.

Der Silikondruck hat im Vergleich zum Drucken mit TPU und TPE viel bessere elastische Eigenschaften und fühlt sich eher wie Gummi an als die gummiartigen Materialien, die sich eher wie Kunststoff anfühlen. Es ist teurer, aber je nach Ihren Bedürfnissen und Anforderungen eine sehr interessante Option.

Fazit

TPE und TPU, beidess Erfindungen der 1950er Jahre, haben ein breites Anwendungsspektrum und werden häufig in der Fertigungsindustrie eingesetzt, wo gummiartige Eigenschaften erforderlich sind. In letzter Zeit sind sie als 3D-Druckmaterialien erhältlich, als bessere Alternative zu den zuvor verfügbaren flexiblen PLAs. Sowohl TPEs als auch TPUs werden bei Beamler angeboten.

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