3D打印中的PEEK：一種耐用且要求嚴(yán)格的材料

魔猴君  知識堂   113天前

聚醚醚酮（通常稱為PEEK）是一種半結(jié)晶熱塑性塑料，因其機(jī)械性能而在制造業(yè)中廣為人知。幾年來，它一直是增材制造領(lǐng)域的流行材料，如今可用于所有FDM/FFF機(jī)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(yī)療和汽車領(lǐng)域，耐熱、耐磨，并且由于其重量/強(qiáng)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(diǎn)呢？

PEEK的生產(chǎn)及特點(diǎn)

PEEK屬于PAEK（聚芳醚酮）家族，以其高熱機(jī)械性能而聞名。如果我們看看行業(yè)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(jié)構(gòu)由一個酮和兩個醚組成，它們是羰基家族的有機(jī)化合物，包含碳原子和氧原子之間的雙鍵。它于20世紀(jì)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(lǐng)域的興趣。如果我們對它的結(jié)構(gòu)感興趣，請注意它是一種半結(jié)晶聚合物，也就是說，大約30%的材料質(zhì)量在打印過程中結(jié)晶。當(dāng)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(jī)械特性。雖然這種半結(jié)晶結(jié)構(gòu)有很多優(yōu)點(diǎn)，但您應(yīng)該知道，在增材制造中，這涉及更復(fù)雜的打印過程：PEEK是一種技術(shù)性很強(qiáng)的材料，需要經(jīng)驗和適當(dāng)?shù)臋C(jī)器。

PEEK是高性能材料之一

 PEEK在3D打印中的應(yīng)用

3D打印時，必須控制PEEK結(jié)晶過程。事實上，部分材料會結(jié)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(dá)400°C的擠出機(jī)、加熱至120°C的外殼和230°C的加熱板的3D打印機(jī)，以正確分離零件并避免翹曲。就化學(xué)反應(yīng)而言，材料在打印過程中改變密度，然后在冷卻時收縮。

發(fā)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(jī)械和化學(xué)特性：它非常耐熱和耐磨，具有高耐化學(xué)性，可消毒并且具有介電性能。PEEK還具有較高的重量強(qiáng)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(zāi)/煙霧限制嚴(yán)重的領(lǐng)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(jìn)行比較，PEEK在機(jī)械強(qiáng)度方面超過了ULTEM。

照片來源：Apium

不同的應(yīng)用領(lǐng)域

3D打印中的PEEK對于醫(yī)療領(lǐng)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(shù)量的應(yīng)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(jìn)植入物周圍組織的重建，從而加速骨整合。一些公司也轉(zhuǎn)向使用PEEK的3D打印來設(shè)計個性化醫(yī)療設(shè)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(yōu)化重量，這是此類領(lǐng)域的關(guān)鍵部件。用PEEK制成的零件已經(jīng)被送入太空。證明這種材料可以滿足最苛刻的領(lǐng)域。

采用PEEK 3D打印的骨科部件（照片來源：Apium）

編譯整理：.3dnatives