Материалы для 3D-печати: что такое ПЭК?
Производство и характеристики ПЭЭК
ПЭК является членом семейства ПАЕК (полиарилэфиркетонов), известного своими высокими термомеханическими свойствами. Если мы посмотрим на пирамиду различных полимеров в отрасли, ПЭК находится на вершине пирамиды в категории высокоэффективных полимеров. Его молекулярная структура состоит из кетона и двух простых эфиров, органических соединений карбонильного семейства, с двойной связью между атомом углерода и атомом кислорода. Впервые он появился на рынке в конце 1970-х годов и быстро был принят в таких секторах, как аэронавтика или электроника, благодаря своим характеристикам. Если мы посмотрим на его структуру, то отметим, что это полукристаллический полимер, поэтому при плавлении его молекулы под действием тепла выстраиваются, создавая определенный порядок до полного затвердевания материала. Это позволяет ему сохранять свои механические характеристики при повышении температуры. Хотя эта полукристаллическая структура имеет множество преимуществ, следует отметить, что при аддитивном производстве она предполагает более сложный процесс печати: это высокотехнологичный материал, требующий опыта и соответствующей системы.
3D-печать с использованием ПЭК
При 3D-печати процесс кристаллизации ПЭК необходимо контролировать, поскольку часть материала кристаллизуется, изменяя тем самым плотность материала. Поэтому необходимо поддерживать высокие уровни температуры – экструзии, рабочего стола и камеры – и избегать колебаний температуры. Поэтому для 3D-печати ПЭК вам понадобится 3D-принтер с экструдером, температура которого может достигать 400 °C, камерой, которая может нагреваться до 120 °C, и рабочей пластиной, которая может нагреваться до 230 °C, чтобы обеспечить правильное высвобождение детали. в конце и предотвратить деформацию. Что касается химической реакции, материал меняет плотность во время печати, а затем сжимается по мере охлаждения.
Хотя ПЭК является требовательным материалом, следует также сказать, что он обладает очень интересными механическими и химическими характеристиками для различных отраслей промышленности. Фактически, он очень устойчив к нагреву и износу, обладает высокой химической стойкостью, поддается стерилизации и обладает диэлектрическими свойствами. ПЭК также имеет высокое соотношение прочности и веса и часто используется для замены некоторых металлов. Наконец, ПЭК является огнестойким, что делает его интересным материалом для 3D-печати для таких секторов, как аэрокосмическая промышленность, где существуют высокие ограничения по пожаро- и дымозащите. Если сравнивать его с другими высокоэффективными термопластами, ПЭК превосходит УЛТЕМ по механической прочности.
Приложения
Этот высокоэффективный материал особенно интересен для медицинского сектора. Поскольку он поддается стерилизации и биосовместим, его можно использовать для ряда применений, включая изготовление имплантатов по индивидуальному заказу. Фактически, свойства ПЭК аналогичны свойствам человеческой кости: имплантат, напечатанный на 3D-принтере из ПЭК, может способствовать восстановлению тканей вокруг имплантата, ускоряя остеоинтеграцию. Таким образом, ряд компаний обратились к 3D-печати из ПЭК для разработки индивидуальных медицинских устройств.
Аэрокосмическая и автомобильная промышленность также являются рынками, где 3D-печать ПЭК широко распространена. Аддитивное производство позволяет создавать высокопроизводительные, легкие, нестандартные и заказные детали: в сочетании с использованием высокопроизводительного материала это становится еще более привлекательным. ПЭК обеспечит большую износостойкость и термостойкость при оптимизации веса – ключевого фактора в таких областях. Он настолько эффективен, что детали из ПЭК уже были отправлены в космос, что является еще одним доказательством того, что этот материал может удовлетворить потребности даже самых требовательных отраслей.
