در این بخش از 3dRD به صورت جامع به مقایسه فیلامنت TPE با TPU خواهیم پرداخت، TPE (الاستومر ترموپلاستیک) لاستیکی است که هم خاصیت ترموپلاستیک و هم خاصیت الاستومری دارد. از طرف دیگر، TPU ( پلی اورتان ترموپلاستیک )، شکلی از TPE است. TPU و TPE فیلامنت های انعطاف پذیری هستند که به عنوان مواد چاپ سه بعدی برای طرح هایی که نیاز به کیفیت کشش یا خمش دارند استفاده می شوند. آنها همچنین کیفیت “نرم به لمس” را به محصولات چاپ شده می دهند.
به طور کلی، TPE ها در مقایسه با TPU ها نرم تر و انعطاف پذیرتر هستند. از آنجایی که TPU هنوز انعطاف‌پذیر است، اما سفت‌تر است، همچنین ماده آسان‌تری برای چاپ است. با این حال، TPE رایج تر است زیرا مدت زمان طولانی تری در بازار بوده است. TPE همچنین معمولاً در مقایسه با TPU ارزانتر است. TPU در نمونه‌های اولیه سنگین‌تر، سخت‌تر و بادوام‌تر به خوبی عمل میکند، در حالی که فیلامنت TPE برای مدل‌های سبک‌تر، نرمتر و انعطاف‌پذیرتر مناسب‌تر است.
در این مقاله قصد داریم TPE در مقابل فیلامنت TPU را از نظر تفاوت‌ها، کاربردها و ویژگی‌هایی که آنها را در صنعت تولید مواد افزودنی منحصربه‌فرد میکند، بررسی کنیم.
مقایسه فیلامنت TPE با TPU
TPE به دلیل استحکام و انعطاف پذیری خود شناخته شده است. این به عنوان فیلامنت برای چاپگرهای FDM و به عنوان پودر برای ماشین های SLS موجود است. اگرچه TPE هنوز در صنعت تولید مواد افزودنی نسبتاً جدید است، اما از دهه 1950 به عنوان یک ماده برای استفاده صنعتی در دسترس بوده است. EOS اولین شرکتی بود که TPE را به عنوان ماده ای برای چاپ SLS در سال 2013 راه اندازی کرد. TPE با نام PrimePart ST (PEBA 2301) شناخته می شود. این معرفی با راه اندازی مواد TPE فناوری CRP به نام Windform® RL دنبال شد.
به عنوان یک ماده پلیمری، TPE ویژگی های لاستیک گرمانرم و گرماسخت ولکانیزه را ترکیب می کند. انواع TPE شامل طیف وسیعی از مواد انعطاف پذیر مانند پلی اورتان ترموپلاستیک (TPU)، پلی آمید ترموپلاستیک (TPA) و کوپلی استر ترموپلاستیک (TPC) است. مدل ها و نمونه های اولیه چاپ TPE در صنایعی مانند خودروسازی و پزشکی استفاده شده است. TPE در تولید کفش‌های ورزشی استفاده شده است و می‌توان آن را در لوازم الکترونیکی نیز یافت – به عنوان مثال، پوشش پلاستیکی اطراف برخی از کابل‌های هدفون یا هر کاربرد دیگری که در آن کیفیت‌های لاستیکی مانند مورد نیاز است.
مزایای TPE در مقایسه با TPU چیست؟
TPE در مقایسه با TPU دارای مزایای زیر است:
- TPE مدت طولانی تری در بازار بوده است و بنابراین رایج تر است.
- TPE در مقایسه با TPU نرمتر و انعطاف پذیرتر است.
- TPE می تواند به عنوان یک تثبیت کننده انعطاف پذیر استفاده شود. این نه تنها برای چاپ یک مدل کامل استفاده می شود، بلکه می تواند برای چاپ یک لایه میانی نیز استفاده شود.
- TPE به طور کلی در مقایسه با TPU ارزان تر است.
- برخی از TPE ها را می توان راحت تر از TPU ها بازیافت کرد.
معایب TPE در مقایسه با TPU چیست؟
TPE در مقایسه با TPU دارای معایب زیر است:
TPE برای مبتدیان مناسب نیست. برای دستیابی به نتایج مطلوب، تنظیمات چاپگر باید بسیار دقیق باشد.
پس از چاپ، تقریباً هر مدلی که با TPE چاپ شده است، باید دوباره کار کنید.
TPE نسبت به سایر الاستومرها مانند TPU حساس تر به دما است.
تعریف TPU و مقایسه با TPE
TPU و TPE بخشی از یک خانواده هستند. BF Goodrich (اکنون به عنوان Lubrizol Advanced Materials شناخته می شود) TPU را در سال 1959 اختراع کرد. این ماده اخیراً کشف شده نیست. با این حال، کاربرد آن در پرینت سه بعدی هنوز نسبتا جدید است. با توجه به خواص منحصر به فرد خود، TPU در صنعت تولید مواد افزودنی مورد توجه قرار گرفته است. محصولات چاپی آن در صنایع مختلف به کار رفته است.
TPU را می توان به عنوان ماده چاپی در دو نوع چاپگر سه بعدی استفاده کرد – چاپگرهای مدل سازی رسوب ذوب شده (FDM) و چاپگرهای تف جوشی لیزری انتخابی (SLS). در پرینترهای FDM از مواد به صورت فیلامنتی برای چاپ مدل های مورد نظر استفاده می شود. با SLS از فرم پودری استفاده می شود. در دراز مدت، چاپ با چاپگر FDM مقرون به صرفه تر خواهد بود.
TPU در طیف گسترده ای از رنگ های مات و همچنین شفاف عرضه می شود. پوشش سطح آن می تواند از صاف تا زبر (برای ایجاد چسبندگی) متغیر باشد. یکی از ویژگی های منحصر به فرد TPU این است که سختی آن قابل تنظیم است. این توانایی برای کنترل سختی می تواند منجر به ایجاد موادی از نرم (لاستیکی) تا سخت (پلاستیک سخت) شود.
کاربرد TPU بسیار متنوع است. صنایعی که از محصولات چاپ شده TPU استفاده می کنند عبارتند از: هوافضا، خودروسازی، کفش ورزشی و پزشکی. TPU همچنین به عنوان پوشش سیم در صنعت برق و به عنوان قاب محافظ برای وسایل الکترونیکی مانند تلفن همراه یا تبلت استفاده می شود.
مزایای TPU در مقایسه با TPE چیست؟
هنگام مقایسه TPE با TPU، TPU مزایای زیر را نسبت به TPE دارد:
- TPU نسبت به TPE در برابر سایش مقاوم تر است. این خاصیت باعث می شود که TPU در قطعات کار دوام بیشتری داشته باشد.
- TPU خواص ارتجاعی خود را در دماهای سردتر حفظ می کند.
- TPU به طور طبیعی در برابر مواد شیمیایی مانند روغن ها، گریس ها و انواع حلال ها مقاومت بیشتری دارد.
- TPU دارای روکش صاف است، در حالی که TPE دارای بافت لاستیکی است.
- TPU در مقایسه با TPE کمتر مستعد کوچک شدن است.
معایب TPU در مقایسه با TPE چیست؟
TPU در مقایسه با TPE دارای معایب زیر است:
- TPU به دلیل مقاومت در برابر سایش و شیمیایی، پس از پردازش ممکن است دشوار باشد.
- TPU ماهیت رطوبت سنجی دارد. این بدان معنی است که رطوبت هوا را جذب می کند.
جدول مقایسه بین TPE و TPU
جدول 1. مقایسه TPE در مقابل TPU
| صفت | TPE | TPU |
|---|---|---|
| دمای اکسترودر | 210-260 درجه سانتیگراد (متغیر است) | 220-250 درجه سانتیگراد (متغیر است) |
| دمای میزگرم | تا 110 درجه سانتیگراد (متغیر است) | تا 60 درجه سانتیگراد (متغیر است) |
| مقاوم در برابر ضربه | آره | آره |
| ضدآب | آره | آره |
| مقاوم در برابر اشعه ماوراء بنفش | آره | آره |
| مقاومت شیمیایی | با | Med-High |
| مقاومت در برابر سایش | Med-Low | بالا |
| مقاومت در برابر حرارت | بالا | بالا |
| استحکام – قدرت | کم | Med-High |
| انعطاف پذیری | بالا | Med-High |
| سرعت چاپ توصیه شده | 5-50+ میلی‌متر بر ثانیه (متفاوت است) | 5-50+ میلی‌متر بر ثانیه (متفاوت است) |
| هزینه (به ازای هر کیلوگرم) | +40 دلار | +45 دلار |
اگرچه TPE و TPU متفاوت هستند، اما برخی از کیفیت‌های همپوشانی دارند. هر دو TPE و TPU ضد آب، مقاوم در برابر اشعه ماوراء بنفش هستند و مقاومت خوبی در برابر حرارت و ضربه دارند.
TPE در مقابل TPU: مقایسه کاربردها
TPE برای کاربردهایی که مدل های انعطاف پذیر مورد نیاز است ایده آل است. اینها اغلب محصولات سبک‌تر و نرمتر مانند دستگیره‌های دنده‌های ورزشی (به عنوان مثال، دسته‌های چوب هاکی)، اسباب‌بازی‌ها، قطعات دهانی در صنعت پزشکی، مهر و موم ضد آب، پوشش کیسه‌های هوا، و سپرها هستند.
از طرف دیگر، TPU ترکیبی از مقاومت در برابر خراش و سایش را ارائه می دهد. این ماده در تولید قطعات کنسول، پانل ابزار، کفش ورزشی و مهر و موم و واشر استفاده می شود.
TPE در مقابل TPU: مقایسه دقت قسمت
از آنجایی که TPE در مقایسه با TPU مستعد انقباض است، چاپ مدل های دقیق ابعادی با TPE نیز دشوارتر است. TPU سفت‌تر و آسان‌تر برای چاپ است و به طور کلی نتایج چاپ دقیق‌تری را به همراه دارد.
TPE در مقابل TPU: مقایسه سرعت
تنظیم سرعت برای هر دو ماده چاپی به ویژگی های مورد نظر، به عنوان مثال، انعطاف پذیری محصول نهایی بستگی دارد. تنظیمات چاپ مناسب به نوع TPE و TPU مورد استفاده، سازنده و مدل چاپگر و ضخامت لایه تنظیم شده بستگی دارد. سرعت چاپ مورد نیاز TPE و TPU در یک محدوده مشابه، 5-50 میلی متر بر ثانیه است. در موارد نادر، هر دو TPE و TPU می توانند با سرعت های بالاتر چاپ کنند. با این حال، برای نتایج دقیق، توصیه می شود از سرعت چاپ زیر 35 میلی متر بر ثانیه استفاده کنید.
شاید برایتان مفید باشد: پرینتر سه بعدی رزین در مقابل پرینتر سه بعدی فیلامنت – کدام برای شما بهتر است؟
TPE در مقابل TPU: مقایسه سطح
TPU در مقایسه با TPE که معمولاً دارای روکش لاستیکی است، سطح صاف تری دارد.
TPE در مقابل TPU: مقایسه مقاومت حرارتی
هر دو فیلامنت TPE و TPU مقاومت حرارتی خوبی دارند.
TPE در مقابل TPU: مقایسه زیست تخریب پذیری
هر دو TPU و TPE در عرض 3 تا 5 سال تجزیه بیولوژیکی می شوند و بنابراین مواد چاپ سه بعدی سازگار با محیط زیست در نظر گرفته می شوند.
TPE در مقابل TPU: مقایسه سمیت
اگرچه TPU ماهیت غیر سمی دارد، اما در صورت قرار گرفتن در معرض آتش یا سایر مواد شیمیایی، بخارات مضر آزاد می کند. در هنگام سوختن، TPU بوی متمایزی ایجاد می کند که می تواند باعث سردرد شود، در حالی که TPE غیر سمی است و در هنگام سوختن عطر ضعیفی دارد.
TPE در مقابل TPU: مقایسه هزینه
هزینه های نسبی TPE در مقابل TPU در هر کیلوگرم در برندهای مختلف متفاوت است. مارک های محبوب فیلامنت های TPE، مانند eSun TPE، Matterhackers، و 3dXFlex TPE از 40 دلار در کیلوگرم تا 140 دلار در کیلوگرم متغیر است. برخی از برندهای معروف فیلامنت TPU عبارتند از Kodak Flex TPU (~65$/kg)، Ultimaker TPU (~$90/kg)، MatterHackers TPU (~$45-$55/kg)، Polymaker PolyFlex (~$50-90/kg) و NinjaTek. (~ $110-$180/kg)، در میان دیگران.
جایگزین های متقابل TPE و TPU چیست؟
مواد زیر یک جایگزین متقابل برای TPE و TPU در نظر گرفته می شود:
- TPC (ترموپلاستیک کوپلی استر): TPC، درست مانند TPE و TPU، یک فیلامنت لاستیک مانند است که در صنعت چاپ سه بعدی استفاده می شود. همچنین دارای مقاومت در برابر دمای بالا، مقاومت شیمیایی خوب، استحکام بالا و مقاومت عالی در برابر اشعه ماوراء بنفش است.
شباهت های بین TPE و TPU چیست؟
TPE و TPU شباهت های زیر را دارند:
- TPU و TPE هر دو الاستومرهای ترموپلاستیک هستند که کیفیت کشش و خمش را در چاپ ارائه می دهند.
- هر دو TPE و TPU رنگ پذیری و وضوح عالی را ارائه می دهند.
- TPE و TPU سرعت چاپ مشابهی دارند.
مطلب آموزشی: با نرم افزار اسلایسر کیورا Cura آشنا شوید.
مقایسه های دیگر برای TPE در کنار TPU چیست؟
علاوه بر TPU، مقایسه مواد زیر با TPE انجام می شود:
- TPE در مقابل الاستومرهای سیلیکونی : الاستومرهای سیلیکونی به صورت مایعات (در ویسکوزیته های مختلف) و خمیرها وجود دارند. آنها غیر قابل ذوب هستند و می توانند تغییرات گسترده دما را تحمل کنند. اتصالات عرضی کووالانسی قوی الاستومرهای سیلیکونی را می توان تقریباً غیرقابل برگشت در نظر گرفت. برای کسب اطلاعات بیشتر، به مقاله ما در مورد TPE در مقابل سیلیکون مراجعه کنید .
- TPE در مقابل TPS: در مقایسه با TPE های دیگر، TPS (الاستومر ترموپلاستیک مبتنی بر استایرن) رطوبت زیادی را جذب نمی کند و خواص ضد لغزش بهتری را ارائه می دهد.
مقایسه های دیگر برای TPU به جز TPE چیست؟
سایر مقایسه‌های مواد چاپ با TPU علاوه بر TPE عبارتند از:
- TPU در مقابل PEBA: PEBA (پلی اتر بلوک آمید) یک فیلامنت پلیمری انعطاف پذیر است که درجه بالایی از انعطاف پذیری و کشش را ارائه می دهد. این شبیه به TPU است که انعطاف پذیری خود را در دماهای سرد حفظ می کند.
- TPU در مقابل PLA: PLA جایگزینی ارزان و آسان برای چاپ TPU است. اگرچه TPU انعطاف پذیری بیشتری را ارائه می دهد، PLA برای مبتدیان راحت تر است و در مقایسه با TPU چاپ آسان تر است.
3dRD
شرکت صنعت سامه با نام تجاری 3dRD بزرگترین و تخصصی ترین تولیدکننده پرینترهای سه بعدی در ایران
