TPE vs. TPU: Diferencias y comparación

La tecnología de impresión 3D construye productos utilizando una amplia variedad de materiales, incluidos dos materiales populares: los elastómeros termoplásticos (TPE) y el poliuretano termoplástico. Ambos materiales tienen un precio razonable y muchas cualidades similares.

TPE es el acrónimo de Thermoplastic Elastomer (elastómero termoplástico), una combinación de caucho y plástico con propiedades tanto termoplásticas como elastoméricas. El TPU, Poliuretano Termoplástico, es otro versátil derivado del TPE. Ambos filamentos 3D producen piezas flexibles, resistentes a los impactos, resistentes a los rayos UV, resistentes al agua y razonablemente resistentes a los productos químicos.

Los elastómeros termoplásticos (TPE) son más flexibles y suaves al tacto. Los poliuretanos termoplásticos (TPU) también son flexibles pero más rígidos. Los TPE llevan mucho más tiempo disponibles en el mercado, pero son relativamente nuevos en el sector de la impresión 3D. Los TPE son menos caros, están más disponibles y son mejores para productos más ligeros y flexibles. El TPU es preferible para aplicaciones más duraderas y resistentes. En comparación, los TPU requieren menos esfuerzo para imprimir en 3D, mientras que los TPE son ligeramente menos caros.

Además del TPU, las variaciones del TPE incluyen otros materiales flexibles, como la poliamida termoplástica (TPA) y el copoliéster termoplástico (TPC). El TPE se utiliza en diversas aplicaciones, como piezas de automoción, juguetes, dispositivos médicos y productos de consumo, como calzado deportivo y electrónica. El TPE está disponible para impresión FDM (Modelado por Deposición Fundida) como filamento e impresoras SLS como polvo.

A continuación se enumeran las características del material TPE:

• Buena resistencia al impacto
• Suave y flexible
• Buena resistencia al desgarro y a la abrasión
• Excelente resistencia a la fatiga
• Buenas propiedades de aislamiento eléctrico
• Excelente amortiguación de las vibraciones
• Buena resistencia química y a los rayos UV 
• Resistencia a bajas y altas temperaturas (-30 a +140 °C)
• Reciclable
• El material blando crea problemas de extrusión
• El filamento puede doblarse al extruirlo
• El filamento es higroscópico y debe almacenarse adecuadamente

Las ventajas del TPE frente al TPU son las siguientes:

• El TPU es más blando y flexible
• Muchos TPE pueden reciclarse fácilmente
• El TPE es menos caro
• El TPE está disponible y se utiliza en productos desde la década de 1950
• El TPE puede imprimirse como capa intermedia actuando como estabilizador flexible

Las desventajas del TPE frente al TPU se enumeran a continuación:

• El TPE es más sensible a la temperatura que el TPU
• Los TPE no son tan fáciles de imprimir como los TPU
• Los productos impresos con TPE suelen presentar retrabajos.

Los poliuretanos termoplásticos (TPU) son un derivado del TPE. Se trata de un material establecido que es relativamente nuevo en la impresión 3D. El TPU se utiliza en impresoras de modelado por deposición fundida (FDM) como filamento y en impresoras de sinterización selectiva por láser (SLS) como polvo. Existe una gran variedad de colores y los materiales pueden personalizar su dureza, de blanda a firme. El TPU se utiliza en la industria aeroespacial, automovilística (paneles de instrumentos), médica, cinturones industriales y productos comerciales, como artículos deportivos y fundas protectoras. 

Entre las características del TPU se encuentran las siguientes

• Fácil de imprimir
• Buena resistencia al impacto
• Buena resistencia química
• Alta resistencia al calor
• Alta resistencia al desgarro y a la abrasión
• Gran elasticidad
• La resistencia a los rayos UV es inferior a la deseable
• Las bajas temperaturas de impresión producen una mala adhesión de las capas
• Las altas temperaturas de impresión producen encordamiento

Las ventajas del TPU en comparación con el TPE son las siguientes:

• En general, el TPU tiene un acabado liso en comparación con el acabado gomoso del TPE
• El TPU se comporta mejor a bajas temperaturas y conserva mejor su elasticidad que el TPE.
• El TPU tiene un mayor grado de resistencia química
• El TPU mantiene mejor sus dimensiones que el TPE y es menos propenso a encogerse.
• El TPU dura más gracias a su resistencia a la abrasión.

Las desventajas del TPU, en comparación con el TPE, son las siguientes:

• El TPU absorbe la humedad (higroscópico)
• Debido a sus características de rendimiento, el procesamiento posterior puede ser problemático

Otras características similares son:

• Resistencia al impacto
• Resistencia al calor
• Impermeabilidad
• Elasticidad

Excelente selección de colores
Velocidades de impresión similares

La alternativa al TPE y al TPU es el copoliéster termoplástico (TPC). El TPC es difícil de obtener para los aficionados y se considera un material de grado de ingeniería. El TPC es un elastómero termoplástico que suele utilizarse en fuelles y endoprótesis médicas.

Las características del material TPC son las siguientes

• Buena elasticidad
• Alta resistencia
• Resistencia a altas temperaturas
• Buena estabilidad térmica
• Buena resistencia química
• Excelente resistencia a los rayos UV
• Desaconsejado para aplicaciones muy flexibles

El TPC comparte muchas de las características del TPE y el TPU. Entre ellas se incluyen

• Elastómeros termoplásticos
• Excelente claridad y colorabilidad
• Las velocidades de impresión son similares

Además del TPC, existen otros materiales que pueden compararse con el TPE y el TPU:

TPE:
Elastómeros de silicona - Estos materiales tienen una excelente estabilidad térmica, propiedades dieléctricas, resistencia al cizallamiento, alta compresión, resistencia a los rayos UV y resistencia a la oxidación.
Estireno termoplástico (TPS) - El TPS tiene mejores propiedades antideslizantes y es menos higroscópico.
TPU:
Ácido poliláctico (PLA) - El PLA es un poliéster termoplástico popular en la impresión 3D ya que es más fácil de imprimir que el TPU.
Poliéter amida en bloque (PEBA) - El PEBA es un filamento de polímero flexible con una excelente elasticidad y flexibilidad.

Actualmente, el caucho no es imprimible en 3D, por lo que se utilizan materiales alternativos como el TPE y el TPU para la impresión 3D. Tanto el TPE como el TPU son materiales de uso común en 3D. En resumen:

• El TPE es mejor para productos flexibles
• El TPU es mejor para artículos resistentes a los arañazos y la abrasión
• El TPE tiene un acabado similar al caucho
• El TPU tiene un acabado más suave
• El TPE es difícil para imprimir modelos dimensionalmente precisos.
• El TPU es más rígido y preciso dimensionalmente.
• Tanto el TPE como el TPU ofrecen una buena resistencia al calor
• El TPE no es tóxico pero desprende un ligero olor
• El TPU tampoco es tóxico pero libera humos nocivos al imprimir, y humos nocivos si se quema o se somete a ciertos productos químicos
• Tanto el TPE como el TPU imprimen aproximadamente a la misma velocidad
• Tanto el TPE como el TPU son respetuosos con el medio ambiente y biodegradables en 3-5 años.
• Tanto el TPE como el TPU tienen un coste similar