La famiglia dei PAEK (poliarileterchetoni), di cui fa parte il PEEK, è nota per le sue elevate proprietà termomeccaniche ed è in cima alla lista dei polimeri ad alte prestazioni.
È apparso per la prima volta alla fine degli anni '70 e le industrie come l'automotive, l'aerospaziale e la medicina lo hanno adottato rapidamente per le sue ottime prestazioni.
Se osserviamo la sua forma molecolare, possiamo vedere che si tratta di un polimero semicristallino. Questo significa che quando il materiale fonde, il calore allinea le molecole in un certo modo finché il materiale non si indurisca completamente a temperatura ambiente.
Ciò significa che, anche quando la temperatura sale, il materiale può continuare a fornire ottime prestazioni. Questa struttura semicristallina ha molti vantaggi; tuttavia, nel campo della produzione additiva rende la stampa molto più complessa, in quanto si tratta di un materiale molto tecnico che richiede esperienza, le giuste competenze e stampanti 3D capaci di mantenere stabili alcune condizioni di stampa estreme.
In termini di prestazioni del pezzo finale, il filamento PEEK è uno dei migliori materiali per la stampa 3D, non ha colore e con esso si ottengono alcuni tra i migliori risultati possibili dei termoplastici in commercio. Tuttavia, richiede attrezzature di stampa molto sofisticate e competenze tecniche notevoli da parte del personale addetto alla stampa.
Il PEEK ha caratteristiche tali da risultare interessante trasversalmente a molti settori dell'ingegneria e dell'industria: le sue caratteristiche meccaniche unite all'estrema leggerezza oltre alla bassa conducibilità elettrica e termica sono contese tra molti settori, vediamone alcuni.
Il polimero PEEK può essere lavorato in CNC o stampato in 3D in qualsiasi forma ed essere utilizzato come rivestimento di fili su conduttori pieni o intrecciati perché è resistente all'usura. Tuttavia, il suo utilizzo è indicato anche per parti dinamiche, offrendo ottime prestazioni e leggerezza in un settore dove ogni grammo può influenzare l'applicazione finale.
Il polimero viene utilizzato in questo settore principalmente nella protezione dei cavi e nella prototipazione, in quanto rappresenta un'alternativa più leggera per la schermatura dei cavi. La sua leggerezza si traduce in automobili più leggere e meno inquinanti. Quando una nuova generazione di auto elettriche arriva sul mercato, il PEEK migliora le prestazioni dei componenti elettronici del veicolo.
Il polimero PEEK è utilizzato anche in campo medico poiché presenta diverse proprietà utili in questo settore. È perfetto per spostare i cateteri attraverso il corpo, perché è molto rigido e può piegarsi solo in un'area molto limitata. Il PEEK è utilizzato anche negli impianti medici perché è un biomateriale ad alta tecnologia.
L'utilizzo di questo materiale determina un miglioramento delle prestazioni che si traduce in diversi vantaggi, tra cui l'arresto della corrosione, la riduzione dell'attrito, la capacità di gestire carichi maggiori, velocità più elevate, resistenza estrema a petrolio, gas e sostanze chimiche. Inoltre, il PEEK offre una temperatura di transizione vetrosa HDT di 0,45 MPa 180 °C (356 °F).
In generale, la progettazione per la stampa 3D ha meno vincoli rispetto ai metodi tradizionali. La lavorazione flessibile consente un facile stampaggio anche delle forme più complicate. Gli ingegneri possono aumentare le prestazioni del sistema riducendo i costi.
Invece, le qualità intrinseche del metallo rendono difficile la realizzazione di forme libere complesse come curve o motivi fluidi.
Questi termoplastici resistenti e leggeri, che possono essere stampati in 3D o lavorati in CNC, sono molto interessanti dal punto di vista tecnico e dell'innovazione: il peso specifico del PEEK (1,3 g/cm3) è un sesto di quello dell'acciaio e la metà di quello dell'alluminio. La riduzione del peso riduce le spese di manutenzione, di logistica e dell'installazione. Un articolo termoplastico può essere sei volte più leggero di una parte metallica prodotta in modo additivo.
Lo sviluppo del prodotto utilizza la stampa 3D o la lavorazione CNC con materiale termoplastico poiché è più efficiente in termini energetici di qualsiasi altra lavorazione con il metallo. I materiali termoplastici possono essere fusi, induriti, e ancora fusi, induriti, ecc. Non si trasformano mai in "rifiuti".
Molto. È un processo di stampa in cui ci sono molti parametri stringenti da rispettare. Il rispetto di questi parametri richiede stampanti 3D professionali molto solide, di alta qualità e ad alta temperatura, che in molti casi sono specificamente progettate per stampare solo questi materiali ad alte prestazioni.
Se il filamento PEEK viene utilizzato in modo errato, può causare una serie di problemi. Quando decidi di iniziare un progetto di stampa 3D con il PEEK, dovresti valutare vantaggi e svantaggi dell'applicazione di questo materiale. Ecco 5 consigli per evitare inconvenienti e risultati non soddisfacenti.
Il PEEK deve essere sempre conservato in un luogo fresco, asciutto e buio fino al momento dell'uso. In questo modo manterrai la qualità del materiale e ti assicurerai che il processo di stampa proceda come previsto.
Asciugare il filamento Peek prima della stampa è essenziale (qui un esempio di essiccatore professionale Xioneer DryBox EZ)
Il PEEK reagisce molto male agli sbalzi di temperatura, anche minimi. Ecco un paio di accortezze:
Primo: controlla che la tua stampante sia in grado di mantenere la temperatura della camera in maniera costante.
Secondo: assicurati di avere una camera di costruzione chiusa. Il PEEK può essere stampato in 3D a temperature comprese tra 370° e 450° Fahrenheit. La temperatura della piastra di costruzione deve essere sempre di almeno 120°. La stampa 3D PEEK funziona allo stesso modo di altri tipi di stampa 3D: ricorda che per tutti i materiali FDM, più lenta è la velocità di stampa, più preciso è il prodotto finale.
Anche se la tua stampante è progettata per stampare PEEK ed è in grado di gestire le temperature, installala in un luogo dove non ci sono cambiamenti improvvisi dovuti al riscaldamento/raffreddamento o fenomeni simili.
Durante la stampa PEEK potresti vedere delle macchie nere. Ci sono diversi fattori che possono causare questo problema. Potrebbe essere perché il PEEK è un materiale sporco, ma spesso dipende anche dalla qualità della stampante che stai utilizzando.
Una volta terminato il processo di stampa 3D PEEK, pulisci l'ugello da eventuali residui di materiale. Mantenerlo pulito ne aumenta notevolmente la durata e migliora i risultati di stampa.
Un sistema sicuro per non riuscire a stampare il PEEK
Durante il processo di stampa del PEEK, a volte la cristallizzazione può fallire. Se una parte presenta una macchia marrone anziché beige, potrebbe significare che la cristallizzazione è stata eseguita in modo errato. Se l'oggetto stampato ha colori diversi, potrebbe essere un indizio che la temperatura non è stata controllata correttamente durante la realizzazione.
Perché è un materiale costoso da produrre e i volumi di produzione sono limitati. Tuttavia, le sue proprietà sono decisamente migliori rispetto ad altri termoplastici. Questo significa che può essere utilizzato per applicazioni che non sarebbero possibili con altri termoplastici. In definitiva, il PEEK è un materiale costoso, ma ne vale la differenza.
L'aggiunta della fibra di carbonio al Peek ne aumenta ancora di più le caratteristiche meccaniche, scoprile qui
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