Търсите 3D печат с по-здрав от метал полимер- PEEK? Нашето ръководство обхваща всичко, което трябва да знаете за PEEK.
PEEK (polyetheretherketone) е един от най-популярните термопласти в производството и има защо. PEEK може да произвежда части, по-здрави и по-леки от неръждаема стомана и алуминий с изключително висока термична, химическа и износоустойчивост. Части, направени от този инженерен материал, могат да бъдат намерени в почти всяка индустрия.
PEEK е ценен за доставянето на по-добри от метал медицински импланти и аерокосмически компоненти поради високото си съотношение якост към тегло. Всъщност, 3D отпечатани PEEK части (отпечатани от Orion AM) ще докоснат Луната през април 2023 г. като част от изследване на това как различните материали функционират в суровата лунна среда. PEEK беше избран, тъй като е достатъчно здрав, за да замести металните части при някои обстоятелства и е известно, че е устойчив на космическа среда.
Също така е идеален за части в електротехниката поради своите електрически изолационни свойства и се използва широко в приложения, изискващи дълготрайна устойчивост на натиск и износване, като например в нефтената и газовата промишленост.
Съчетайте качествата на тази пластмаса с възможностите на 3D печат и имате способността да правите почти всяка персонализирана форма и сложност на части от материал, който може да издържи и на най-суровите условия. Не е чудно, че виждаме повече 3D отпечатани части от PEEK, които заместват метала в космически кораби, ортопедични импланти и дори части на двигатели в автомобилни състезания с висока производителност.
В същото време търсенето на 3D принтери, които могат да работят с този материал, нараства, което подтикна производителите да произвеждат все по-достъпни, по-големи и по-лесни за използване PEEK принтери за фирми, които искат да внедрят вътрешно производство и прототипиране .
Въпреки, че PEEK все още е сред най-скъпите полимери за адитивно производство (все пак по-евтин от повечето метали) и не е най-лесният за работа, днес той е много по-достъпен от всякога. Ако не сте запознати с PEEK (и други полимери от семейството PEAK), преминете към края, за да научите повече за този търсен и функционален материал.
Сега нека да разгледаме как да изберем най-добрия PEEK 3D принтер за вас, от удобни за офиса настолни версии до машини за производство на големи количества.
Не всички принтери могат да отпечатват PEEK.
Макара от PEEK нишка може да изглежда като всяка друга пластмаса за 3D печат, но я поставете в потребителска машина и бързо ще разберете, че този материал се нуждае от нещо повече; по-специално повече топлина.
Не само трябва да екструдирате PEEK със супер нагрята дюза (300+ ºC), но също така трябва да го поддържате горещ с отопляем слой и камера. Няколко 3D принтера надхвърлят отопляемото легло и камера с технология, която загрява самата PEEK част. Локализираното нагряване на частта, както и нагрятата камера за контрол на кристализацията, подобрява адхезията на междинния слой, според Brian Alexander, полимерен учен и експерт по 3D печат PEEK в Solvay Specialty Polymers. Топлината трябва да бъде постоянна и контролируема, тъй като колко бързо оставяте последния слой да се охлади, също има значение.
Наскоро Alexander и неговият екип изпробваха 3D принтера Orion и установиха, че неговото термично радиационно нагряване, което загрява материала (не въздуха) до 320°C, произвежда PEEK разпечатки с по-добро качество от шприцоване дори по оста Z .
Скоростта на печат и височината на слоя са важни фактори за успешен PEEK печат. За щастие, по-добрите PEEK принтери ще автоматизират много от тези настройки за по-безгрижно изживяване.
Въпреки че повечето PEEK са 3D отпечатани с помощта на FDM печат с ролки от филамент, напоследък PEEK напредва в по-икономична форма на пелети и като прах за selective laser sinter (SLS).
PEEK принтерите могат да печатат повече от PEEK
Ако могат да отпечатват PEEK, тези 3D принтери могат да се справят с други високоефективни полимери с подобни периметри на печат и нужда от висока топлина, като PEAK, PEKK, PEI/Ultem, PPSU и други. Разбира се, те могат да се справят с обикновен ABS и дори PLA, ако можете да намалите топлината достатъчно ниско.
Какво да търсите в PEEK принтер
Разбира се, не всички принтери PEEK са еднакви и ще трябва да балансирате бюджета си с функциите, от които се нуждаете в принтера, и тези, без които бихте могли да живеете. Ако се нуждаете от части от PEEK само от време на време или не сте сигурни, че изобщо имате нужда от PEEK, опитайте да поръчате вашите части от PEEK от бюро за услуги за 3D печат при поискване.
По-долу са някои от най-добрите характеристики на PEEK принтерите според нас.
- HEPA филтър за улавяне на вредни изпарения и частици
- Изолирана камера, така че топлината да не загрява работилницата ви или да изпуска топлина от машината
- Камера за бързо нагряване, така че не чакате час или повече, за да започнете да печатате
- Двойни екструдери, за да можете да отпечатвате поддържащ материал в нещо различно от PEEK, като например разтворим материал, за спестяване на разходи и по-лесно отстраняване
- Интегрирана сушилня за нишки, така че вашият PEEK материал е винаги готов за работа
- Контролирано охлаждане за предотвратяване на изкривяване
- Бърза скорост на печат
- Вградена камера за непрекъснат мониторинг на печата
- Защита при прекъсване на захранването, която възобновява печата от мястото, където сте спрели
- Сензори за откриване дали имате достатъчно нишка, за да завършите работата
- Сензори за откриване на заседнала нишка.
Какво е PEEK?
Базираната в Обединеното кралство компания Imperial Chemical Industries (днес известна като Victrex) представи polyetheretherketone (PEEK) през 80-те години на миналия век. В основната си форма този материал е полукристален полимер с висока чистота, включващ повтарящи се мономери от две етерни групи и кетонна група.
PEEK принадлежи към семейството полимери на polyaryletherketone (PAEK), което също включва PEKK (Polyetherketoneketone), но засенчва останалите, защото може да работи при по-високи температури и да запази отличните си механични свойства при температури на продължителна употреба до 240 °C (464 °F) , което му позволява да замени метала в тежки среди за крайна употреба.
PEEK е една от малкото пластмаси, съвместими с приложения с ултрависок вакуум, което я прави подходяща за космическата, автомобилната и химическата промишленост.
Не всички комерсиални PEEK продукти осигуряват същото ниво на производителност. Ще намерите PEEK филамент и прах от широка гама от производители, но не забравяйте да проверите техническите спецификации и информационните листове, за да сте сигурни, че получавате всички PEEK качества, от които се нуждаете. Говорете с вашия доставчик относно плътността и здравината.
Производителите на специални полимери, като Solvay и Evonik , правят PEEK специално за производство на добавки и могат да ви посъветват за най-добрите начини за отпечатване на техните специфични материали.
Имате ли нужда дори от PEEK?
PEEK има много завладяващи характеристики, особено когато става въпрос за производство на функционални прототипи и части за регулирани индустрии, но е скъп и труден за работа, така че може да се запитате: Наистина ли трябва да печатам с PEEK?
Нека да разгледаме плюсовете и минусите:
ПРОФЕСИОНАЛИСТИ
- Силно устойчив на екстремни температури до 260°C (480°F), както и на корозивни течности, газове и високо налягане
- Неразтворим в обикновени разтворители, което го предпазва от хидролиза и позволява да се използва без разграждане от вода под високо налягане или пара
- Лек: PEEK има присъщо ниско специфично тегло от 1,3 g/cm 3 , по-малко от половината от това на алуминия и една шеста от това на стоманата
- Висока способност за самосмазване и ниско триене
- Изключителна устойчивост на приплъзване
- Много малко износване
- Добра стабилност на размерите
- Ниска запалимост и малко отделяне на дим при горене
- Изключителни изолационни свойства
- Отлична устойчивост на стерилизация при висока температура
- Напълно биосъвместим
- Безопасен за храна и устойчив на масла и животински мазнини
ПРОТИВ
- Трябва да се обработва при много високи и постоянни температури
- По-скъпи от повечето други нишки
- Ниска устойчивост на хлор/бромид, концентрирана сяра и азотна киселина, както и на кетеони и нитробензен. PEEK също се атакува от халоген и натрий, което ограничава употребата му в определени области на индустрията
- Ниска устойчивост на UV светлина
- Филаментът PEEK е силно хигроскопичен и трябва да се съхранява внимателно и да се изсушава преди употреба
- PEEK е предразположен към изкривяване и промяна на размерите по време на печат, ако топлината не се контролира прецизно
Някои от изкривяването, свиването и трудностите при печат с PEEK могат да бъдат облекчени чрез комбиниране на PEEK с композитни материали, като стъклени влакна, графит или подсилвания от въглеродни влакна. Отгряването след отпечатване също може да подобри качествата на вашите части. Ниската UV устойчивост на PEEK може да бъде заобиколена чрез добавяне на слой пигмент, който се състои от специални частици. Напълнените с въглерод класове осигуряват подобрена UV стабилност и могат да се използват в определени приложения, които изискват по-голяма UV устойчивост.
Източник: MiniFactory
Алтернативи
Ако вашата част не изисква всички качества на PEEK, помислете за тези алтернативи, които са по-лесни за печат и са с по-ниска цена.
PEKK също е част от същото семейство като PEEK, но изисква по-ниска температура на обработка и има по-широк прозорец за обработка, което улеснява печатането. PEKK е малко по-еластичен от PEEK с добра абсорбция на удар.
Ultem предлага подобни свойства на PEEK, но на много по-ниска цена и също така е по-лесен за обработка при по-ниски температури. Ultem има по-слаби свойства на триене и износване от PEEK. Ultem е търговското наименование на polyetherimide (PEI).
Подсиленият с въглеродни влакна полиамид не предлага почти силата или химическата устойчивост на PEEK, но все пак е изключително здрав материал, който обикновено се използва за приспособления, инструменти и множество други индустриални приложения.
Какво е PEEK отгряване и защо може да имате нужда от него
Отгряването е топлинна обработка и общ метод за последваща обработка на PEEK, който може да подобри плътността на материала на принтираната част. Учените по Материалознание обаче не са единодушни относно това дали е от съществено значение за всяка част и дали изобщо допринася за механичните свойства на частта. Това не е процес, уникален за адитивното производство, тъй като се използва и при шприцован PEEK.
PEEK, както споменахме, се нуждае от висока топлина за обработка, но също така се нуждае от топлина, за да промени самата си механична природа. Колко топлина и за колко време се нуждае вашата конкретна част също не е лесно да се изчисли. Обърнете се към производителя на вашия принтер за профили за печат и насоки, но със сигурност очаквате малко експерименти във всеки случай. Някои производители на принтери казват, че техните машини постигат достатъчно високи температури по време на печат, така че да променят химическата природа на PEEK, така че отгряването като стъпка на последваща обработка просто не е необходимо.
Отгряването има и обратна страна, според Александър от Solvay. „Ако отгрявате, вие свивате частта, докато кристализира, така че или ще получите деформация, или кухини, което може да доведе до разслояване. Всички полимери се свиват по време на кристализацията, но разликата между АМ и леенето под налягане е, че прилагате обратно налягане при леене под налягане, което премахва кухините и можете да проектирате за свиването.“ Александър отбелязва, че има някои трикове и съвети за заобикаляне на деформацията, и кухините и при адитивното производство, но той не препоръчва отгряване.
Истинското разбиране на PEEK изисква познания. Просто знайте, че вашият принтер може да включва настройка за отгряване или списък с опции за отгряване, които можете да следвате, като например оставяне на компонента да се охлади точно с 10 °C на час до 140 °C или оставяне на компонента при 200 °C за един час за всеки милиметър дебелина на стената.
Съвети за 3D печат за PEEK
Сега, след като имате задълбочен преглед на PEEK, може би искате да започнете сами да печатате с него. Ето няколко основни съвета и трика, които трябва да имате предвид, когато 3D печатате с PEEK:
ПОСТОЯННА ТЕМПЕРАТУРА
PEEK не реагира добре при променливи или нестабилни температури. Следователно, принтер с отопляема камера е силно препоръчителен, ако не и задължителен. За да получите най-добри резултати при 3D отпечатване на PEEK, дръжте 3D принтера в среда, която претърпява минимални температурни промени, далеч от слънчева радиация и зони с голям трафик.
ВНИМАВАЙТЕ ЗА ПЕТНА
Понякога може да забележите черни петна, когато печатате с PEEK. Въпреки че това може да има редица различни причини, най-често срещаното обяснение е нечистотата на използвания печатен материал или че 3D принтерът има проблеми с обработването на необходимите температури.
ПОДДЪРЖАЙТЕ ДЮЗАТА ЧИСТА
Винаги трябва да почиствате дюзата след приключване на процеса на печат. Целият остатъчен материал трябва да се отстрани от дюзата, в противен случай тя може да се запуши и в крайна сметка да доведе до петна (споменато по-горе).
ВНИМАВАЙТЕ ЗА НЕУСПЕШНА КРИСТАЛИЗАЦИЯ
Понякога при печат с PEEK материали може да възникне неправилна кристализация. Ако части от отпечатъка се различават по цвят, като например кафеникаво обезцветяване, за разлика от стандартния бежов цвят, това може да означава неправилна кристализация. Може да бъде причинено от колебание на температурата по време на процеса на печат.
СЪХРАНЯВАЙТЕ НИШКАТА НА СУХО МЯСТО
Когато не печатате 3D с PEEK, трябва да съхранявате материала на хладно, сухо и тъмно място, докато не го използвате отново. По този начин ще запазите качеството на материала и ще гарантирате, че ще постигнете оптимални резултати.
0 Comments