Élastomère TPU

Le TPU (polyuréthane thermoplastique) est un matériau polyvalent, car il allie souplesse, durabilité et résistance à l'abrasion et aux produits chimiques

Capacités de Protolabs en matière de TPU

Fabrication à partir de TPU

Les pièces en TPU peuvent être fabriquées à l'aide de divers procédés de fabrication. Le procédé de fabrication idéal dépend de la quantité requise, de la géométrie et des propriétés souhaitées pour votre pièce. Voici quelques procédés courants :

Moulage par injection

C'est la solution idéale si vous avez besoin de produire votre pièce en TPU en grande série, en utilisant l'une des deux résines Pearlthane (Pearlthane 11T85, Pearlthane 11T95P) mentionnées précédemment.

Impression 3D

Le recours à l'impression 3D permet de réaliser des prototypes de pièces sans avoir à supporter les coûts liés à la fabrication d'outillages. Une fois que vous disposez d'une pièce répondant à vos exigences en matière de forme, d'ajustement et de fonctionnalité, vous pouvez passer à la production en plus grande série, qui est souvent réalisée par moulage par injection. L'impression 3D est également adaptée à la production en petites séries.

 

Avantages et inconvénients du TPU

Avantages du TPU

  • Résistance à l'abrasion: Grâce à leur élasticité, les pièces en TPU ont la capacité de se déformer sous l'effet d'une contrainte et de reprendre leur forme initiale, sans s'user.
  • Biocompatibilité: Le TPU peut être utilisé pour la fabrication de matériel médical, comme les cathéters, les tubulures médicales, les dispositifs portables et les pansements. Il convient de noter que toutes les formulations de TPU ne sont pas biocompatibles.. 
  • Résistance chimique: La structure moléculaire des TPU comprend des chaînes polymères pseudo-réticulées, qui renforcent leur résistance chimique. Cette résistance s'étend aux acides, aux alcalis et à d'autres produits chimiques agressifs.
  • Élasticité: En tant que copolymère à blocs, le TPU alterne des segments durs et des segments souples. Les segments durs contribuent à la rigidité, à la résistance et à la durabilité du matériau, tandis que les segments souples sont constitués de longues chaînes flexibles qui peuvent facilement se dérouler et s'étirer lorsqu'une force est appliquée. Cette structure permet également au TPU de reprendre sa forme initiale dès que la force cesse d'être exercée.
  • Toucher doux: Les trois variantes de TPU que nous proposons sont toutes souples au toucher, grâce aux « segments souples » mentionnés précédemment. 

 

Inconvénients du TPU

  • Difficulté de finition: La surface nécessite une préparation, notamment un nettoyage et un léger ponçage, pour garantir une bonne adhérence. Les produits de finition à base de solvants risquent de ne pas bien adhérer. En ce qui concerne la durabilité de la finition, la flexibilité du matériau peut jouer en votre défaveur si la finition est rigide. Dans le pire des cas, cela peut même entraîner des fissures et un décollement.
  • Manque de rigidité: Fondamentalement, le problème ici est qu'il est difficile d'obtenir une intégrité structurelle avec certaines géométries en utilisant le TPU. Comme pour toute pièce, la conception est cruciale, notamment l'épaisseur uniforme des parois, l'utilisation de congés, etc. En ce qui concerne le moulage par injection, notez que le manque de rigidité peut causer des problèmes lors de l'éjection de vos pièces.
  • Précision/qualité d'impression: Si beaucoup choisissent le TPU pour sa flexibilité, cette même caractéristique peut entraîner une impression moins précise par rapport à d'autres matériaux, notamment des problèmes de déformation et de précision dimensionnelle.
  • Tendance à l'absorption d'humidité: La structure chimique est ici la principale responsable. Les chaînes polymères du TPU comportent des espaces qui permettent à l'humidité de pénétrer, et les liaisons uréthane ont tendance à être hygroscopiques, attirant l'eau à la surface.

 

Applications de l'ABS

Grâce à son équilibre entre souplesse, durabilité, résistance chimique et confort, le TPU constitue un choix polyvalent pour les produits industriels, médicaux et de grande consommation. Il comble le fossé entre les plastiques rigides et les caoutchoucs souples, permettant ainsi la création de designs à la fois fonctionnels et ergonomiques.

 

Secteur Applications Pourquoi le TPU est-il adapté ?
Automobile Raccords flexibles, joints d'étanchéité, flexibles hydrauliques et de carburant, gaines de protection pour câbles, tuyaux pour circuits hydrauliques et pneumatiques Grande élasticité pour une étanchéité parfaite, résistance à l'abrasion et à l'usure, résistance à l'huile, à la graisse et aux produits chimiques, souplesse et résistance au plissement
Médical Cathéters, raccords flexibles, tuyaux de qualité médicale, joints d'étanchéité pour pompes, seringues et valves Biocompatibilité (qualités médicales), résistance à l'hydrolyse et à la stérilisation, qualités transparentes permettant de visualiser le débit, performances constantes en cas d'exposition aux fluides
Grand public / Appareils portables Bracelets de sport, bracelets connectés, bracelets de montres connectées, semelles et semelles intermédiaires de chaussures, poignées surmoulées pour outils et équipements Agréable au contact de la peau, résistant à la transpiration et à l'abrasion, offrant une bonne absorption des chocs et un bon rebond, avec une surface antidérapante au toucher doux
Industriel Tuyaux pneumatiques, conduites de transfert de fluides, joints d'étanchéité pour pompes et vannes, manchons de protection pour câbles Haute résistance à la déchirure, durabilité à long terme sous contrainte mécanique, résistance aux produits chimiques, souple mais solide dans des conditions difficiles

Comparaison de matériaux similaires au TPU

Il existe plusieurs matériaux dont les propriétés et les applications sont similaires à celles du TPU. Ces matériaux sont couramment utilisés pour leurs propriétés élastomères, mais chacun d'entre eux présente des caractéristiques distinctes :

 

Matériau Flexibilité Durabilité Plage de température Résistance chimique Applications Avantages Inconvénients
COPE Modéré à élevé Excellente résistance à la traction Modérée à bonne (-40 °C à 120 °C) Bon à excellent Pièces automobiles, applications électriques/électroniques Grande élasticité, excellentes propriétés mécaniques Moins souple que le TPU
Liquid Silicone Rubber Très élevé Excellent Large (-50 °C à 250 °C) Excellent Dispositifs médicaux, produits pour bébés Stabilité sur une large plage de températures Coût plus élevé, mise en œuvre plus complexe
PEBA Élevé Grande résistance Large (-40°C à 140°C) Bien  Équipements de sport, dispositifs médicaux, biens de consommation Excellente souplesse et résistance aux chocs Plus cher que le TPU et le TPO
SBC Élevé Modéré Modéré En quantité limitée Emballages, produits de soins personnels, jouets Toucher doux Réservé aux applications à faibles contraintes
Silicone Très élevé Excellent Large (-60°C à 180°C) Excellent Dispositifs médicaux, ustensiles de cuisine, électronique Résistance à la chaleur et au froid, souplesse Coût plus élevé, résistance à la traction plus faible
TPO  Modéré Modéré, susceptible de se détériorer avec le temps Modéré (-40°C à 70°C) Moyen à bon Automobile, toitures, panneaux de porte Économique et durable Résistance thermique et chimique plus faible
TPU Élevé  Excellent, résistant à l'abrasion Modéré (-40°C à 80°C) Bien Automobile, chaussures, équipements de sport Résistance à l'abrasion et à la déchirure, souplesse Plage de températures plus restreinte que celle du silicone
TPV Modéré à élevé Bien, avec une meilleure résistance aux produits chimiques Large (-60°C à 135°C) Bon à excellent Joints d'étanchéité pour l'automobile, joints, construction Allie élasticité et résistance à la chaleur Généralement plus cher que le TPO

Points clés à retenir

  • Le COPE offre une excellente résistance à la traction et d'excellentes propriétés mécaniques, ce qui le rend adapté aux applications automobiles et électroniques
  • Le PEBA se caractérise par son excellente souplesse et sa résistance aux chocs ; il est souvent utilisé dans les équipements sportifs et les dispositifs médicaux
  • Le SBC est connu pour son toucher doux et est généralement utilisé dans des applications à faible contrainte, comme les jouets et les produits de soins personnels
  • Le TPO est économique et durable, mais présente une résistance aux températures et aux produits chimiques inférieure à celle des autres matériaux
  • Le TPU est connu pour son excellente flexibilité et sa résistance à l'abrasion, ce qui le rend adapté aux applications nécessitant une grande durabilité
  • Le TPV offre un bon équilibre entre élasticité et résistance à la chaleur, ce qui le rend adapté aux applications automobiles
  • Le silicone pur et le caoutchouc de silicone liquide sont idéaux pour les produits nécessitant une stabilité thermique extrême et sont largement utilisés dans les secteurs médical et culinaire