ULTEM PEI

ULTEM™ 9085 è un marchio registrato di SABIC, che identifica una specifica miscela di polieterimidi (PEI), un polimero termoplastico ad alte prestazioni noto per la sua combinazione unica di resistenza termica, stabilità dimensionale e resistenza agli agenti chimici. Il materiale è particolarmente apprezzato non solo per le sue proprietà meccaniche e termiche, ma anche per le sue eccellenti caratteristiche durante il processo di stampa 3D. Questa gamma di prodotti è specificamente formulata per applicazioni che richiedono elevati livelli di affidabilità e performance, come nei settori automotive, aerospaziale, dei trasporti di massa (ad esempio ferroviario) e in applicazioni che richiedono resistenza agli effetti della radiazione ad alta energia. Il prodotto ULTEM™ 9085 si distingue per la capacità di mantenere la forma e le proprietà funzionali anche in condizioni estreme, rendendolo ideale per ambienti operativi ad alte temperature.

Pro:

Elevata resistenza termica: La capacità di operare a temperature fino a 170 °C lo rende ideale per ambienti operativi estremi. Questa caratteristica è particolarmente apprezzata in applicazioni aerospaziali e automotive, dove le variazioni termiche sono frequenti e possono raggiungere valori elevati. La sua elevata temperatura di transizione vetrosa e HDT assicurano che il materiale non si deformi sotto carichi termici.

Resistenza agli agenti chimici: Il materiale è altamente resistente a solventi organici, oli, acidi e basi, il che lo rende particolarmente idoneo per applicazioni industriali dove i componenti possono essere esposti a condizioni chimiche aggressive. Questa caratteristica permette un’ampia applicabilità in ambienti chimicamente attivi, come le industrie di processo e le applicazioni automobilistiche.

Proprietà flame retardant: La classificazione UL94-V0 conferma che l'Ultem possiede ottime proprietà di resistenza al fuoco. Questo è un elemento cruciale in molte applicazioni dove la sicurezza antincendio è fondamentale, per esempio nei trasporti pubblici, nell’industria aerospaziale e in altri settori regolati da normative stringenti.

Buon rapporto resistenza-peso: Nonostante la sua robustezza, si caratterizza per un basso peso specifico (densità di circa 1.28 g/cm³), cosa che lo rende particolarmente competitivo quando si cerca di minimizzare il peso senza sacrificare la resistenza strutturale.

Qualità e precisione nella stampa 3D: Nel contesto della stampa 3D, soprattutto per i filamenti destinati ai processi ad alte prestazioni, si distingue per le sue dimensioni estremamente precise, la rotondità del diametro e la perfetta adesione tra gli strati durante il processo di stampa. Questi aspetti migliorano la qualità del prodotto finale e permettono la realizzazione di componenti con geometrie complesse e tolleranze strette.

Contro:

Costo elevato: Uno dei principali svantaggi è il costo. ULTEM™ 9085, per via delle sue proprietà avanzate e della qualità delle materie prime impiegate, risulta significativamente più costoso rispetto a molti altri polimeri termoplastici. Questo aspetto può limitarne l'uso in applicazioni a basso budget o in produzioni di massa dove il costo è un fattore cruciale.

Limitata disponibilità di colori: Attualmente, le opzioni di colorazione del materiale risultano piuttosto limitate, riducendo la possibilità di customizzazione estetica. Per applicazioni in cui l’aspetto visivo o la marca grafica sono importanti, questa limitazione potrebbe essere un punto a sfavore.

Supporti break-away limitati: L’uso di supporti break-away nel processo di stampa 3D con l'ultem può essere problematico, in quanto la rimozione dei supporti risulta meno agevole rispetto ad altri materiali. Questo potrebbe influenzare la finitura superficiale e richiedere ulteriori operazioni di post-elaborazione.

Applicazioni e settori di utilizzo

L’ampia gamma di proprietà di ULTEM™ 9085 ne fa un candidato eccellente per svariate applicazioni, che spaziano dalle aree industriali a quelle ad alta tecnologia. Tra le principali applicazioni troviamo:

Settore automotive: Il suo utilizzo in componenti automobilistici, quali pannelli, componenti del motore e interni del veicolo, è favorito dalla sua resistenza termica e alla corrosione. La stabilità dimensionale e la capacità di lavorare in ambienti con elevate temperature ne fanno un materiale ideale per componenti critici nei veicoli moderni.

Aerospaziale: Nei settori aerospaziali, dove il peso ridotto e la resistenza meccanica sono requisiti essenziali, l'ultem è impiegato in componenti strutturali, interni della cabina e altri elementi che devono operare in condizioni estreme. Le approvazioni relative a normative come FAR25.853 e OSU55/55 sono ulteriori garanzie della sua idoneità in questo settore.

Trasporti e ferroviario: La sua applicabilità nel settore del trasporto di massa è confermata anche dalle approvazioni EN45545 per l’uso nelle applicazioni ferroviarie. In questo ambito il materiale viene utilizzato per realizzare componenti che richiedono sicurezza elevata in caso di incendio e che devono mantenere le loro proprietà meccaniche e termiche per lunghi periodi.

Confronto con altri materiali ad alte prestazioni: il caso del PEEK

Un confronto interessante e frequente nel settore dei polimeri ad alte prestazioni riguarda ULTEM™ 9085 e il PEEK (polietereterchetone). Entrambi i materiali offrono eccellenti proprietà termiche e meccaniche, ma presentano differenze sostanziali:

Resistenza termica e operativa: Mentre ULTEM™ 9085 supporta temperature continue fino a 170 °C, il PEEK può tipicamente operare a temperature ancora più elevate, arrivando fino a 250–300 °C in certi casi. Questa differenza rende il PEEK più adatto ad applicazioni che richiedono resistenza a temperature estreme, sebbene ciò implichi anche costi energetici e di lavorazione maggiori.

Costi: Il PEEK, oltre ad essere tecnicamente molto performante, ha un costo significativamente superiore rispetto all’ULTEM™ 9085. Il prezzo elevato del PEEK ne limita l’impiego a settori di nicchia dove la performance termica e meccanica rappresentano requisiti imprescindibili, mentre l’ultem si colloca in una fascia di prezzo leggermente più accessibile pur offrendo eccellenti prestazioni.

Processabilità: L'ultem è noto per una migliore processabilità, specialmente nel contesto della stampa 3D. Le sue caratteristiche nel formare filamenti ad alta precisione, la buona adesione tra gli strati e il comportamento di flusso ottimale durante l’estrusione lo rendono ideale per lavorazioni complesse e rapide. Il PEEK, al contrario, richiede condizioni di lavorazione più rigorose (temperatura della testina e piattaforma molto elevate) e si presta meno alla prototipazione rapida.

Applicazioni settoriali: Sebbene entrambi i materiali trovino impiego in settori avanzati come quello aerospaziale e medico, il PEEK è spesso scelto per applicazioni in cui la sterilizzabilità, la biocompatibilità e la resistenza chimica in ambienti estremamente aggressivi rappresentano requisiti primari. ULTEM™ 9085, pur offrendo notevoli proprietà meccaniche e termiche, viene preferito in ambiti in cui il compromesso tra costo e performance è essenziale, mantenendo una forte competitività nei settori dell’automotive, dei trasporti e della stampa 3D.

Resistenza alla radiazione: Un ulteriore aspetto tecnico è la resistenza contro le radiazioni ad alta energia. Entrambi i materiali offrono buone prestazioni in questo ambito, ma la specifica formulazione dell'ultem garantisce una resistenza aggiuntiva in condizioni in cui la degradazione radiazione potrebbe altrimenti compromettere la funzionalità del componente. Questo rende l'ultem particolarmente adatto per applicazioni nei settori a elevata esposizione radiante, come certi ambiti aerospaziali.

Conclusioni

ULTEM™ 9085 rappresenta una soluzione di eccellenza nel panorama dei materiali termoplastici ad alte prestazioni. Le sue proprietà meccaniche e termiche superiori lo rendono un candidato ideale per numerose applicazioni industriali, dalla produzione di componenti automotive e aerospaziali alle applicazioni nelle tecnologie avanzate della stampa 3D. Il materiale si distingue per la sua stabilità dimensionale, l’elevata resistenza agli agenti chimici, e una notevole capacità di lavorare in ambienti estremi, qualità che lo posizionano come riferimento nel settore dei polimeri tecnici.

Il confronto con altri materiali ad alte prestazioni, come il PEEK, evidenzia come ULTEM™ 9085 offra un equilibrio interessante tra prestazioni tecniche e costi. Sebbene il PEEK eccella in termini di resistenza termica e compatibilità con ambienti estremi, il suo costo e la complessità di lavorazione lo rendono meno adatto per applicazioni dove il budget è un fattore critico. In questo contesto, l'ultem si presenta come una valida alternativa, soprattutto in applicazioni dove la processabilità, la compatibilità con la stampa 3D e un buon compromesso tra costo e performance sono determinanti.

Tra i principali vantaggi vi è anche l’inerente proprietà flame retardant, che garantisce una maggiore sicurezza operativa in settori regolamentati dove la prevenzione degli incendi è prioritaria. Tuttavia, aspetti come il costo elevato e le limitazioni in termini di personalizzazione estetica (colore, supporti break-away) rimangono punti critici che possono influenzare la decisione finale del progettista o dell’ingegnere nella scelta del materiale.

In conclusione, l’ULTEM™ 9085 si configura come un materiale estremamente versatile e performante, capace di rispondere alle esigenze di settori in cui la combinazione tra resistenza, stabilità termica e processabilità è imprescindibile. La sua crescente adozione, in particolare nella stampa 3D per applicazioni industriali, testimonia la fiducia del mercato nei confronti delle sue proprietà e della capacità di operare in condizioni estreme senza compromettere le prestazioni.