TPE와 TPU:주요 차이점 및 3D 프린팅에 적합한 재료 선택

TPE(열가소성 엘라스토머)는 열가소성 및 엘라스토머 특성을 모두 갖춘 고무입니다. TPU(열가소성 폴리우레탄)는 TPE의 한 형태입니다. TPU와 TPE는 신축성이나 굽힘 품질이 필요한 디자인을 위한 3D 프린팅 소재로 사용되는 유연한 필라멘트입니다. 또한 인쇄된 제품에 "촉감이 부드러운" 품질을 제공합니다.

일반적으로 TPE는 TPU에 비해 더 부드럽고 유연한 경향이 있습니다. TPU는 여전히 유연하지만 더 단단하기 때문에 인쇄하기에도 더 쉬운 소재입니다. 그러나 TPE는 오랫동안 시장에 출시되었기 때문에 더 일반적입니다. TPE는 일반적으로 TPU에 비해 ​​가격이 저렴합니다. TPU는 더 무겁고 단단하며 내구성이 뛰어난 프로토타입에 적합한 반면, TPE 필라멘트는 더 가볍고 부드러우며 유연한 모델에 더 적합합니다.

이 기사에서는 TPE와 TPU의 차이점, 응용 분야, 적층 제조 산업에서 고유하게 만드는 특성 측면에서 살펴보겠습니다.

TPE 정의 및 TPU와의 비교

TPE는 견고성과 유연성으로 잘 알려져 있습니다. FDM 프린터용 필라멘트와 SLS 기계용 파우더로 제공됩니다. TPE는 아직 적층 가공 산업에서는 상당히 새로운 기술이지만 1950년대부터 산업용 소재로 사용되어 왔습니다. EOS는 2013년에 SLS 인쇄용 소재로 TPE를 출시한 최초의 회사입니다. TPE는 PrimePart ST(PEBA 2301)라는 이름으로 불립니다. 이 소개에 이어 Windform® RL이라는 CRP Technology의 TPE 소재가 출시되었습니다.

고분자 소재인 TPE는 열가소성 및 열경화성 가황 고무의 특성을 결합합니다. TPE의 변형에는 열가소성 폴리우레탄(TPU), 열가소성 폴리아미드(TPA), 열가소성 코폴리에스테르(TPC)와 같은 다양한 유연한 소재가 포함됩니다. TPE로 인쇄된 모델과 프로토타입은 자동차 및 의료와 같은 산업에서 사용되었습니다. TPE는 운동화 제조에 사용되어 왔으며 일부 헤드폰 케이블 주위의 플라스틱 케이스나 고무와 같은 품질이 요구되는 기타 응용 분야 등 전자 제품에서도 찾아볼 수 있습니다.

TPE와 TPU의 장점

TPE는 TPU에 비해 다음과 같은 장점이 있습니다:

• TPE는 더 오랫동안 시장에 출시되었기 때문에 더 일반적입니다.
• TPE는 TPU에 비해 더 부드럽고 유연합니다.
• TPE는 유연한 안정제로 사용될 수 있습니다. 전체 모델을 프린트하는 데 사용할 수 있을 뿐만 아니라 중간 레이어를 프린트하는 데에도 사용할 수 있습니다. 
• TPE는 일반적으로 TPU에 비해 저렴합니다.
• 일부 TPE는 TPU보다 쉽게 재활용할 수 있습니다.

TPE와 TPU의 단점

TPE는 TPU에 비해 다음과 같은 단점이 있습니다.

• TPE는 초보자에게 친숙하지 않습니다. 원하는 결과를 얻으려면 프린터 설정이 매우 정확해야 합니다. 
• 프린팅 후에는 TPE로 프린팅한 거의 모든 모델을 재작업해야 합니다.
• TPE는 TPU와 같은 다른 엘라스토머에 비해 온도에 더 민감합니다. 

TPU 정의 및 TPE와의 비교

TPU와 TPE는 동일한 제품군에 속합니다. BF Goodrich(현재 Lubrizol Advanced Materials로 알려짐)는 1959년에 TPU를 발명했습니다. 최근에 발견된 물질은 아닙니다. 그러나 3D 프린팅에 대한 적용은 아직 비교적 새로운 단계입니다. TPU는 독특한 특성으로 인해 적층 제조 산업에서 관심을 얻고 있습니다. 인쇄된 제품은 다양한 산업 분야에 적용되었습니다. 

TPU는 FDM(Fused Deposition Modeling) 프린터와 SLS(Selective Laser Sintering) 프린터 등 두 가지 유형의 3D 프린터에서 인쇄 재료로 사용할 수 있습니다. FDM 프린터에서는 필라멘트 형태의 소재를 사용하여 원하는 모델을 인쇄합니다. SLS에서는 분말 형태가 사용됩니다. 장기적으로 FDM 프린터로 인쇄하는 것이 더 비용 효율적입니다. 

TPU는 투명뿐만 아니라 다양한 불투명 색상으로 제공됩니다. 표면 마감은 매끄러운 것부터 거친 것까지 다양합니다(접착력 제공을 위해). TPU의 독특한 특징 중 하나는 경도를 맞춤 설정할 수 있다는 것입니다. 경도를 제어하는 ​​이러한 능력으로 인해 부드러운(고무 같은) 재료부터 단단한(단단한 플라스틱) 재료까지 만들 수 있습니다. 

TPU의 적용은 매우 다양합니다. TPU 인쇄 제품을 사용하는 산업에는 항공우주, 자동차, 신발, 스포츠 및 의료가 포함됩니다. TPU는 전기 산업에서 전선 케이스로도 사용되며 휴대폰이나 태블릿과 같은 전자 장치의 보호 케이스로도 사용됩니다. 

표 1. TPE와 TPU 비교

속성 TPE TPU

속성

압출기 온도

TPE

210~260°C(다양함)

TPU

220~250°C(다양함)

속성

침대 온도

TPE

최대 110°C(다양함)

TPU

최대 60°C(다양함)

속성

충격에 강함

TPE

예

TPU

예

속성

방수

TPE

예

TPU

예

속성

자외선 방지

TPE

예

TPU

예

속성

내화학성

TPE

중간

TPU

중간-높음

속성

내마모성

TPE

중간-낮음

TPU

높음

속성

내열성

TPE

높음

TPU

높음

속성

힘

TPE

낮음

TPU

중간-높음

속성

유연성

TPE

높음

TPU

중간-높음

속성

권장 인쇄 속도

TPE

5~50mm/s 이상(다양함)

TPU

5~50mm/s 이상(다양함)

속성

비용(kg당)

TPE

$40 이상

TPU

$45 이상

TPE와 TPU는 서로 다르지만 일부 겹치는 특성도 있습니다. TPE와 TPU는 모두 방수, UV 저항성, 내열성 및 내충격성이 우수합니다. 

TPE와 TPU:애플리케이션 비교

TPE는 유연한 모델이 필요한 응용 분야에 이상적입니다. 이는 스포츠 장비 그립(예:하키 스틱 손잡이), 장난감, 의료 산업의 마우스피스, 방수 씰, 에어백 커버 및 범퍼와 같은 더 가볍고 부드러운 제품인 경우가 많습니다.   

반면에 TPU는 긁힘 방지와 내마모성이 결합되어 있습니다. 이 소재는 콘솔 부품, 계기판, 운동화, 씰 및 개스킷 생산에 사용됩니다. 

TPE와 TPU:부품 정확도 비교

TPE는 TPU에 비해 수축되기 쉽기 때문에 TPE로 치수가 정확한 모델을 프린팅하는 것도 더 어렵습니다. TPU는 더 견고하고 인쇄하기 쉬우며 일반적으로 더 정확한 인쇄 결과를 제공합니다. 

TPE와 TPU:속도 비교

두 인쇄 재료의 속도 설정은 원하는 속성(예:최종 제품의 유연성)에 따라 달라집니다. 적절한 인쇄 설정은 사용된 TPE 및 TPU 유형, 프린터 제조업체 및 모델, 설정된 레이어 두께에 따라 다릅니다. TPE와 TPU에 필요한 인쇄 속도는 비슷한 범위인 5~50mm/s입니다. 드문 경우지만 TPE와 TPU 모두 더 빠른 속도로 인쇄할 수 있습니다. 그러나 정확한 결과를 위해서는 35mm/s 이하의 인쇄 속도를 사용하는 것이 좋습니다.

TPE와 TPU:표면 비교

TPU는 일반적으로 고무 같은 마감 처리를 하는 TPE에 비해 표면 마감이 더 매끄러운 경향이 있습니다. 

TPE와 TPU:내열성 비교

TPE와 TPU 필라멘트 모두 우수한 내열성을 제공합니다. 

TPE와 TPU:생분해성 비교

TPU와 TPE는 모두 3~5년 안에 생분해되므로 친환경 3D 프린팅 소재로 간주됩니다.

TPE와 TPU:독성 비교

TPU는 본질적으로 무독성이지만 화재나 기타 화학 물질에 노출되면 유해한 연기를 방출합니다. TPU는 태우면 두통을 유발할 수 있는 뚜렷한 냄새가 나는 반면, TPE는 독성이 없고 태우면 희미한 향이 납니다. 

TPE와 TPU:비용 비교

kg당 TPE와 TPU의 상대적 비용은 브랜드마다 다릅니다. eSun TPE, Matterhackers 및 3dXFlex TPE와 같은 인기 있는 TPE 필라멘트 브랜드는 $40/kg에서 ~$140/kg까지 다양합니다. 인기 있는 TPU 필라멘트 브랜드로는 Kodak Flex TPU(~$65/kg), Ultimaker TPU(~$90/kg), MatterHackers TPU(~$45~$55/kg), Polymaker PolyFlex(~$50~90/kg), NinjaTek(~$110~$180/kg) 등이 있습니다. 

TPE와 TPU의 상호 대안은 무엇입니까?

다음 소재는 TPE와 TPU의 상호 대안으로 간주됩니다.

• TPC(열가소성 코폴리에스테르): TPE, TPU와 마찬가지로 TPC는 3D 프린팅 산업에 사용되는 고무 같은 필라멘트입니다. 또한 고온 저항성, 우수한 내화학성, 고강도 및 탁월한 UV 저항성을 자랑합니다.

TPE와 TPU의 유사점

TPE와 TPU는 다음과 같은 유사점을 공유합니다:

• TPU와 TPE는 모두 인쇄 시 신축성과 굴곡 품질을 제공하는 열가소성 엘라스토머입니다.
• TPE와 TPU 모두 뛰어난 착색성과 선명도를 제공합니다.
• TPE와 TPU는 인쇄 속도가 비슷합니다.

요약

이 기사에서는 일반적으로 3D 프린팅 재료로 사용되는 TPE와 TPU를 대조했습니다. 어떤 플라스틱이 더 좋고 Xometry가 재료 선택에 어떻게 도움이 되는지 자세히 알아보려면 Xometry 담당자에게 문의하세요.

Xometry는 모든 프로토타이핑 및 생산 요구 사항에 맞는 3D 프린팅 및 부가 가치 서비스를 포함한 광범위한 제조 기능을 제공합니다. 자세한 내용을 알아보거나 무료 견적을 요청하려면 당사 웹사이트를 방문하세요.

상표권 및 저작권 고지

1. Windform® RL은 이탈리아 Moderna 소재 CRP Technology의 등록 상표입니다.

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딘 맥클레먼츠

Dean McClements는 기계공학 학사 우등 졸업생으로 제조 업계에서 20년 이상의 경력을 보유하고 있습니다. 그의 전문적인 경력에는 Caterpillar, Autodesk, Collins Aerospace 및 Hyster-Yale과 같은 선두 기업에서 중요한 역할이 포함되며, 그곳에서 그는 엔지니어링 프로세스 및 혁신에 대한 깊은 이해를 발전시켰습니다.

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