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3D打印中的PEEK:一種耐用且要求嚴格的材料

魔猴君  知識堂   267天前

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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

   

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