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3D打印ULTEM/PEI:高性能熱塑性塑料特性

魔猴君  知識堂   260天前

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近年來,高性能熱塑性塑料的使用在3D打印領域變得越來越重要,該技術逐漸從快速原型制造轉向成品零件的生產。因此,對3D打印材料的要求不斷增加,高性能熱塑性塑料變得越來越普遍。它們的特性使它們成為某些金屬的經濟替代品,并且在航空航天和醫療等許多領域很受歡迎。在這個家族中,我們發現了聚芳醚酮(PAEK),它可以承受高溫,您可能知道PEEK和PEKK。有一種更便宜的替代品,聚醚酰亞胺(PEI),這是一種無定形材料,其商品名ULTEM?更為人所知。它采用與FDM機器兼容的細絲形式,與某些機器兼容,尤其是Stratasys的機器。讓我們一起回顧一下ULTEM的主要特性。

PEI由Joseph G.Wirth于20世紀80年代開發,并由通用電氣塑料部門以ULTEM名稱進行銷售。2007年,該公司將其塑料業務出售給沙特基礎工業公司(SABIC),從而重新獲得了相關專利。盡管ULTEM?憑借其機械性能贏得了許多制造商的青睞,但隨著高性能FDM/FFF打印機的出現,它才適合大規模生產。用于這些的擠出機必須能夠升高到高溫以熔化熱塑性塑料。

照片來源:GEWO3D

ULTEM/PEI的生產及特點

ULTEM?是一系列由聚醚酰亞胺(PEI)制成的非晶態熱塑性材料。其主要特性之一是阻燃性:具有高阻燃性、低發煙性、低毒性。這些特性在FST(火焰、煙霧、毒性)測試中得到了非常好的結果。因此,ULTEM?具有較高的耐高溫性,其相對熱指數(RTI)高達180°C。ULTEM還因其出色的強度、剛性和尺寸穩定性、良好的抗蠕變性和顯著的耐化學性而脫穎而出。不同品種的ULTEM還具有高重量/強度比的特點,由于其機械性能和高度的機械加工性,甚至能夠替代某些金屬。這些材料有不同的顏色,透明或不透明。

當暴露于汽車和飛機液體、脂肪烴、醇、酸和弱水溶液中時,ULTEM材料可保持其強度并抵抗應力腐蝕開裂。ULTEM?1010具有高拉伸強度,表現出強大的強度和耐用性。它具有生物相容性,并通過了NSF 51食品接觸認證。它還可以承受蒸汽滅菌。

發展

還要注意ULTEM共聚物的存在,它可以耐受更高的溫度,并能適應化學性質和彈性方面的不同需求。SABIC還推出了ISCC+認證的可再生能源系列。這些由廢物和殘渣設計而成的ULTEM具有與由化石燃料制成的產品一樣高的性能和可加工性。到2023年中期,可再生ULTEM材料占SABIC提供的ULTEM材料的四分之一以上。

SABIC目前提供140種ULTEM?。讓我們特別提及ULTEM?9085 CG,它不僅用于航空航天領域的機艙內飾,而且還用于鐵路領域。ULTEM HU1010則用于醫療設備和制藥應用。它具有生物相容性。

3D打印中的ULTEM/PEI

用于太空發射器的3D打印部件(照片來源:Stratasys)

打印ULTEM?時,溫度管理至關重要。必須始終保持腔室的形狀,否則可能會出現不規則現象并且不同層的粘附力可能會受到影響。ULTEM的玻璃化轉變溫度非常高,ULTEM1010的玻璃化轉變溫度為217°C(ULTEM9085為185°C),在該溫度下,無定形聚合物從硬質/玻璃態轉變為軟質/橡膠態,反之亦然。。為了獲得最佳效果,打印室的溫度應略低于玻璃化轉變溫度。這將確保零件具有正確的尺寸并保留其機械性能。溫度太低可能會導致零件變形,甚至破裂。打印完成后,打印室應緩慢而均勻地冷卻,以使零件的冷卻也逐漸發生。

ULTEM/PEI的應用

如您所知,PEI廣泛應用于航空航天領域,尤其是ULTEM?9085,因為具有上述特性。它也是汽車、醫療和食品領域的首選材料,尤其是廚房用具的設計。這種熱塑性塑料還廣泛用于工具,無論是設計模具、模板還是各種緊固件。例如,龐巴迪公司使用這種材料制造其定制工具,個性化其生產線上的組件,還為其火車生產成品零件.


編譯整理:3dnatives.

   

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