TPE 与 TPU：主要区别以及选择正确的 3D 打印材料

TPE（热塑性弹性体）是一种兼具热塑性和弹性体特性的橡胶。另一方面，TPU（热塑性聚氨酯）是 TPE 的一种形式。 TPU 和 TPE 是柔性长丝，用作 3D 打印材料，用于需要拉伸或弯曲质量的设计。它们还赋予印刷产品“触感柔软”的品质。

一般来说，与 TPU 相比，TPE 往往更软、更有弹性。由于 TPU 仍然具有柔韧性，但更加坚硬，因此它也是一种更容易打印的材料。然而，TPE 更常见，因为它上市的时间较长。与 TPU 相比，TPE 通常也更便宜。 TPU 在更重、更坚韧和更耐用的原型中表现良好，而 TPE 线材更适合更轻、更软和更灵活的模型。

在本文中，我们将探讨 TPE 与 TPU 的差异、应用以及它们在增材制造行业中独特的特性。

TPE 定义以及与 TPU 的比较

TPE 以其坚固性和灵活性而闻名。它可作为 FDM 打印机的长丝和 SLS 机器的粉末。尽管 TPE 对于增材制造行业来说仍然是相当新的事物，但它自 20 世纪 50 年代以来就一直作为工业用途材料出现。 EOS 于 2013 年是第一家推出 TPE 作为 SLS 打印材料的公司。TPE 的名称为 PrimePart ST (PEBA 2301)。随后推出了 CRP Technology 的 TPE 材料，称为 Windform® RL。

TPE作为一种高分子材料，结合了热塑性塑料和热固性硫化橡胶的特性。 TPE 的变体包括一系列柔性材料，例如热塑性聚氨酯 (TPU)、热塑性聚酰胺 (TPA) 和热塑性共聚酯 (TPC)。 TPE 打印模型和原型已用于汽车和医疗等行业。 TPE 已用于制造运动鞋，也可用于电子产品中，例如一些耳机线周围的塑料外壳或任何其他需要类橡胶品质的应用。

TPE与TPU相比的优点

TPE与TPU相比具有以下优点：

• TPE 上市时间较长，因此更为常见。
• 与 TPU 相比，TPE 更柔软、更有弹性。
• TPE 可用作柔性稳定剂。它不仅用于打印整个模型，还可以用于打印中间层。 
• TPE 通常比 TPU 便宜。
• 某些 TPE 比 TPU 更容易回收。

TPE与TPU相比的缺点

TPE与TPU相比有以下缺点：

• TPE 不适合初学者。打印机设置必须非常精确才能达到所需的结果。 
• 打印后，几乎每个用 TPE 打印的模型都必须重新加工。
• 与 TPU 等其他弹性体相比，TPE 对温度更加敏感。 

TPU 定义以及与 TPE 的比较

TPU 和 TPE 属于同一家族。 BF Goodrich（现称为路博润先进材料）于1959年发明了TPU；它不是最近发现的材料。然而，其在3D打印中的应用还比较新。由于其独特的性能，TPU 越来越受到增材制造行业的关注。其印刷产品已应用于各个行业。 

TPU 可用作两种类型 3D 打印机的打印材料：熔融沉积成型 (FDM) 打印机和选择性激光烧结 (SLS) 打印机。对于 FDM 打印机，长丝形式的材料用于打印所需的模型。 SLS 使用粉末形式。从长远来看，使用FDM打印机进行打印将更具成本效益。 

TPU 有多种不透明和透明颜色可供选择。其表面光洁度可以从光滑到粗糙（以提供抓地力）。 TPU的独特之处之一是其硬度可以定制。这种控制硬度的能力可以产生从软（橡胶）到硬（硬塑料）的材料。 

TPU的应用非常广泛。使用 TPU 印刷产品的行业包括航空航天、汽车、鞋类、体育和医疗。 TPU 还用作电气行业的电线外壳以及手机或平板电脑等电子设备的保护壳。 

表 1. TPE 与 TPU 比较

属性 TPE TPU

属性

挤出机温度

热塑性弹性体

210–260 °C（可变）

热塑性聚氨酯

220–250 °C（可变）

属性

床层温度

热塑性弹性体

高达 110 °C（可变）

热塑性聚氨酯

高达 60 °C（可变）

属性

耐冲击

热塑性弹性体

是的

热塑性聚氨酯

是的

属性

防水

热塑性弹性体

是的

热塑性聚氨酯

是的

属性

抗紫外线

热塑性弹性体

是的

热塑性聚氨酯

是的

属性

耐化学性

热塑性弹性体

医学

热塑性聚氨酯

中高

属性

耐磨性

热塑性弹性体

中-低

热塑性聚氨酯

高

属性

耐热性

热塑性弹性体

高

热塑性聚氨酯

高

属性

实力

热塑性弹性体

低

热塑性聚氨酯

中高

属性

灵活性

热塑性弹性体

高

热塑性聚氨酯

中高

属性

推荐打印速度

热塑性弹性体

5–50+ 毫米/秒（可变）

热塑性聚氨酯

5–50+ 毫米/秒（可变）

属性

成本（每公斤）

热塑性弹性体

$40+

热塑性聚氨酯

$45+

尽管 TPE 和 TPU 确实有所不同，但它们也有一些重叠的特性。 TPE和TPU都防水、抗紫外线，并且具有良好的耐热性和抗冲击性。 

TPE 与 TPU：应用比较

TPE 非常适合需要灵活模型的应用。这些通常是更轻、更软的产品，例如运动装备握把（例如曲棍球棒手柄）、玩具、医疗行业中的吹嘴、防水密封件、安全气囊盖和保险杠。   

另一方面，TPU 兼具耐刮擦和耐磨性能。该材料用于生产控制台零件、仪表板、运动鞋以及密封件和垫圈。 

TPE 与 TPU：零件精度比较

由于与 TPU 相比，TPE 更容易收缩，因此用 TPE 打印尺寸精确的模型也更困难。 TPU 更坚硬，更容易打印，并且通常会产生更准确的打印结果。 

TPE 与 TPU：速度比较

两种打印材料的速度设置取决于所需的属性，例如最终产品的灵活性。适当的打印设置取决于所使用的 TPE 和 TPU 类型、打印机制造商和型号以及设置的层厚度。 TPE 和 TPU 所需的打印速度范围相似，均为 5–50 mm/s。在极少数情况下，TPE 和 TPU 都可以以更高的速度打印。但为了获得准确的结果，建议使用低于 35 毫米/秒的打印速度。

TPE 与 TPU：表面比较

与 TPE 相比，TPU 往往具有更光滑的表面光洁度，TPE 通常具有类似橡胶的表面光洁度。 

TPE 与 TPU：耐热性比较

TPE 和 TPU 长丝均具有良好的耐热性。 

TPE 与 TPU：生物降解性比较

TPU和TPE均可在3-5年内生物降解，因此被认为是环保型3D打印材料。

TPE 与 TPU：毒性比较

尽管 TPU 本质上无毒，但当接触火或其他化学品时会释放有害烟雾。燃烧时，TPU 会发出明显的气味，导致头痛，而 TPE 无毒，燃烧时有淡淡的香气。 

TPE 与 TPU：成本比较

不同品牌的 TPE 与 TPU 每公斤的相对成本各不相同。流行品牌的 TPE 长丝，如 eSun TPE、Matterhackers 和 3dXFlex TPE，价格范围从 40 美元/公斤到约 140 美元/公斤不等。 TPU 长丝的一些流行品牌包括 Kodak Flex TPU（约 65 美元/公斤）、Ultimaker TPU（约 90 美元/公斤）、MatterHackers TPU（约 45-55 美元/公斤）、Polymaker PolyFlex（约 50-90 美元/公斤）和 NinjaTek（约 110-180 美元/公斤）等。 

TPE 和 TPU 的相互替代品是什么？

以下材料被认为是 TPE 和 TPU 的相互替代品：

• TPC（热塑性共聚酯）： TPC与TPE和TPU一样，是一种用于3D打印行业的类橡胶长丝。它还具有耐高温、耐化学性好、强度高、抗紫外线性能优异等特点。

TPE 和 TPU 之间的相似之处

TPE和TPU有以下相似之处：

• TPU 和 TPE 都是热塑性弹性体，可在打印时提供拉伸和弯曲品质。
• TPE 和 TPU 均具有出色的着色性和透明度。
• TPE 和 TPU 的打印速度相似。

摘要

本文对比了TPE和TPU，这两种材料都是常用的3D打印材料。要详细了解哪种塑料更好以及 Xometry 如何帮助材料选择，请联系 Xometry 代表。

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商标和版权声明

1. Windform® RL 是意大利 Moderna 的 CRP Technology 的注册商标。

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迪恩·麦克克莱门茨

Dean McClements 是机械工程荣誉学士学位毕业生，在制造业拥有二十多年的经验。他的职业生涯包括在 Caterpillar、Autodesk、Collins Aerospace 和 Hyster-Yale 等领先公司担任重要职务，在那里他对工程流程和创新有了深入的了解。

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