3D打印中的PEEK：一種耐用且要求嚴格的材料

魔猴君  知識堂   292天前

聚醚醚酮（通常稱為PEEK）是一種半結晶熱塑性塑料，因其機械性能而在制造業中廣為人知。幾年來，它一直是增材制造領域的流行材料，如今可用于所有FDM/FFF機器的長絲形式，并且我們開始看到用于SLS工藝的粉末形式。PEEK主要用于航空航天、醫療和汽車領域，耐熱、耐磨，并且由于其重量/強度比可以替代某些金屬。請注意，它是一種要求很高的3D打印材料，難以打印，并且需要一定的先決條件。那么PEEK在3D打印方面有哪些特點呢？

PEEK的生產及特點

PEEK屬于PAEK（聚芳醚酮）家族，以其高熱機械性能而聞名。如果我們看看行業中不同聚合物的金字塔，PEEK處于高性能聚合物類別的最頂端。其分子結構由一個酮和兩個醚組成，它們是羰基家族的有機化合物，包含碳原子和氧原子之間的雙鍵。它于20世紀70年代末首次上市，由于其卓越的性能，很快引起了航空或電子等領域的興趣。如果我們對它的結構感興趣，請注意它是一種半結晶聚合物，也就是說，大約30%的材料質量在打印過程中結晶。當它熔化時，其分子在熱的作用下部分排列在一起，形成一定的順序，直到完全凝固。這使得尤其可以在溫度升高時保持其機械特性。雖然這種半結晶結構有很多優點，但您應該知道，在增材制造中，這涉及更復雜的打印過程：PEEK是一種技術性很強的材料，需要經驗和適當的機器。

PEEK是高性能材料之一

 PEEK在3D打印中的應用

3D打印時，必須控制PEEK結晶過程。事實上，部分材料會結晶，改變材料的密度。因此，有必要保持高溫水平——擠壓、板材和外殼——并避免這些溫度的任何波動。要3D打印PEEK，您需要一臺配備溫度可達400°C的擠出機、加熱至120°C的外殼和230°C的加熱板的3D打印機，以正確分離零件并避免翹曲。就化學反應而言，材料在打印過程中改變密度，然后在冷卻時收縮。

發展

如果PEEK是一種要求很高的材料，那么還必須說它為制造商提供了非常有趣的機械和化學特性：它非常耐熱和耐磨，具有高耐化學性，可消毒并且具有介電性能。PEEK還具有較高的重量強度比，通常用于替代某些金屬。最后，PEEK具有阻燃性，這將使其成為航空航天等受火災/煙霧限制嚴重的領域的有趣的3D打印材料。如果我們將其與其他高性能熱塑性塑料進行比較，PEEK在機械強度方面超過了ULTEM。

照片來源：Apium

不同的應用領域

3D打印中的PEEK對于醫療領域來說特別有趣：它具有生物相容性和可消毒性，可用于一定數量的應用，包括制造定制植入物。事實上，PEEK具有與人骨相似的特性：使用PEEK的3D打印植入物可以促進植入物周圍組織的重建，從而加速骨整合。一些公司也轉向使用PEEK的3D打印來設計個性化醫療設備，例如FossiLabs。

航空航天和汽車也是PEEK 3D打印常見的市場。增材制造使得制造更高效、更輕量、定制和按需零件成為可能：再加上高性能材料的使用，這就更加有趣了。PEEK將提供更高的耐磨性和耐溫性，同時優化重量，這是此類領域的關鍵部件。用PEEK制成的零件已經被送入太空。證明這種材料可以滿足最苛刻的領域。

采用PEEK 3D打印的骨科部件（照片來源：Apium）

編譯整理：.3dnatives