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分析PEEK增材制造領域的最新發展動態

莱斯特gta www.ocwuwd.com.cn 聚醚醚酮(PEEK)是一種高性能工程熱塑性塑料,其特點是具有不同尋常的特性。這些性能的范圍從高溫性能到機械強度和優異的耐化學性。PEEK 3D打印可能成為大規模生產中使用AM技術的關鍵驅動力。

PEEK 3D打印零件
 

使PEEK成為高性能塑料的關鍵特征是什么?它由什么組成?Omnexus創建了一個完整的指南,其中包含聚醚醚酮的所有技術信息。在這里,您將能夠詳細了解其關鍵性能和優勢,并了解這種聚合物的流行應用(航空航天,汽車,醫療......)和加工條件。在本文中,我們將分析PEEK增材制造領域的最新發展動態,包括所有基于PEEK的材料和可支持的系統。首先,下面的表格是領先的AM市場研究公司 SmarTech Publishing 2017年聚合物和塑料3D打印機會報告中的一部分,詳細介紹了PEEK的一些關鍵應用。
 

利用聚合物粉末床融合的PAEK系列粉末的高增長應用

剖析PEEK 3D打印市場以及它成為零件生產關鍵的原因

來源:SmarTech出版社
 

了解PEEK

聚醚醚酮(PEEK)是一種半結晶,高性能工程熱塑性塑料。這種剛性,不透明(灰色)材料提供了完美的機械性能的獨特組合,包括耐化學腐蝕,耐磨損,耐疲勞和蠕變,以及高達260°C(480°F)的超高溫性能。該聚合物屬于聚酮聚合物家族(PEK,PEEK,PEEKK,PEKK,PEKEKK),其中PEEK是應用最廣泛和大規模生產的。
 

PEEK聚合物的生產商有很多:公司和產品包括Lehmann&Voss(LUVOCOM),RTP公司(RTP 2200系列),Victrex(VICTREX,PEEK VICOTE),SABIC(LNP THERMOCOMP,LNP LUBRICOMP,LNP STAT-KON ),蘇威(KetaSpire,Solviva Zeniva,Tribocomp)和贏創(VESTAKEEP)。大多數這些公司也在增材制造行業投資并持有重要股份。
 

FDM擠出型的PEEK

由于其獨特的性能,3D打印PEEK允許構建幾乎任何復雜的設計幾何形狀,這是其他技術無法使用制造的。熔融沉積造型-FDM(或熔融絲制造-FFF)方法用于使用PEEK絲進行3D打印。PEEK由于其吸濕性低等特性而成為FFF的優秀候選者,其他性能優于其他常見FFF材料,如丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)。該材料通常在噴嘴溫度在360-400攝氏度和120攝氏度的加熱床下效果最佳。
 

領先的熱塑性塑料擠出系統制造商Stratasys雖然之前不提供PEEK,但該公司最近在其品牌Antero 800的工業級系統中引入了PEKK長絲.PEKK(聚醚酮酮)是一種類似于PEEK的3D打印變體材料,其操作方式與PEEK非常相似。與PEEK不同,PEKK顯示無定形和結晶材料特性。這使得PEKK相當有趣。由于其獨特的機械,物理和化學特性,PEKK適用于比PEEK更廣泛的用途。

PEKK 3D打印零件
 

用于FDM增材制造的Stratasys PEKK材料為許多制造商提供了顯著的優勢,包括更輕的零部件,庫存減少和盈利能力提高。其耐化學性意味著它可用于暴露于碳氫化合物的組分,如燃料和潤滑劑,以及許多酸。另外,低釋氣允許PEKK用于密閉空間和敏感環境中,如衛星,其中材料不會在真空下漏氣。高的工作溫度使其可用于生產發動機罩下或發動機艙內的部件。
 

隨著擠出型3D打印逐漸超越專利的Stratasys FDM工藝,幾家具有工業級生產力的新型熱塑性擠出系統制造商在開發PEEK和碳纖維復合材料PEEK 3D打印功能方面取得了早期的領先優勢。
 

第一個是Apium。該公司在3D打印機開發方面的創新工作促成了2015年11月推出的首款專為打印PEEK設計的FFF 3D打印機“HPP 155”。這一成就帶來了許多主流制造業從未想到過的視角。2017年,Apium推出了P系列3D打印機,Apium P 155和Apium P220。新系統使用戶能夠加工各種高性能聚合物,包括PEEK。

PEEK 3D打印零件

PEEK 3D打印部件
 

在Apium之后不久,意大利工業3D打印機制造商 Roboze也對其Roboze One無帶3D打印機進行了升級,以便能夠在高達400°C的熔化溫度下進行3D打印。Roboze One +400是首個具有競爭力的定價系統PEEK,而且已經走過了很長一段路。最近,Roboze 推出了更大尺寸的Argo系統 - 它還專門針對PEEK和其他高級熱塑性塑料,其HVP擠出機可以使用高粘度聚合物(如碳素PEEK,PEEK和ULTEM AM9085F)達到550°C的高溫。Argo具有恒溫,除濕和受控的打印環境,能夠達到180°C,以抵消熱塑性材料的變形,特別是對于較大尺寸的部件。

stratasys PEKK 3D打印零件

大型PEEK 3D打印件
 

在中國,上海遠鑄(INTAMSYS)通過推出具有全球運輸范圍的3D打印服務并發布所有可選材料的技術數據表,進一步推動了PEEK市場的發展。INTAMSYS 3D打印服務提供的高性能功能材料包括PEEK,ULTEMTM 1010,ULTEMTM 9085和PPSU。此外,用戶可以選擇工程級熱塑性塑料和復合材料??突Э梢允褂霉鏡腇UNMAT PRO HT系統通過INTAMSYS 3D打印服務訂購和打印最大尺寸為450 x 450 x 600 mm的打印件。
 

陜西聚高增材智造也相繼推出的專注于PEEK骨科植入3D打印的Surgeon&SurgeonPlus 3D打印機,并相繼完成世界首例級別的多例3D打印PEEK植入物的臨床應用,術后效果良好,患者兼已出院。
 

PEEK的材料競爭

盡管許多人對FFF系統制造商在不利用Stratasys的專利密封加熱室的情況下有效打印PEEK部件的可能性持懷疑態度,但許多材料制造商開始生產并提供PEEK長絲。正如3D打印所證明的那樣,如果不是為了商業目的,而是為了內部使用,通?;故怯兇ɡ姆椒?。因此,SABIC,Solvay和Victrex等主要塑料制造商已經在這一領域進行了一些重大投資。專門從事3D打印的小公司(如3DXTECH和TreeD Filaments)已經向其客戶提供PEEK和復合PEEK線材,或將其提供給3D打印機制造商。
 

塑料巨頭索爾維是PEEK線材開發領域領先的企業,因為該公司去年4月在RAPID + TCT上推出了兩種PEEK線材。這一舉措代表了索爾維計劃的第一步,即提供專門針對高端AM應用設計的更廣泛的特種聚合物長絲和粉末產品組合。這兩根纖維利用索爾維的高性能KetaSpire聚醚醚酮(PEEK)聚合物:一種純PEEK產品和一種10%碳纖維增強等級。兩種聚醚醚酮線材的設計都能夠實現打印層的極佳融合,實現高密度部件并提供卓越的部件強度 - 包括在Z軸上。

peek3d打印

照片中的棕色絲線基于索爾維的Ketaspire PEEK聚合物
 

2017年,主要聚合物材料制造商Victrex 收購了Zyex,以提供基于VICTREX PEEK差異化的的解決方案并開拓新市場。Zyex是PEEK纖維制造領域公認的全球領先企業,主要面向航空航天,汽車和工業市場。德國線材生產商3Dinx已經使用威格斯PEEK 。同樣,美國3DXTECH公司一直在為高級應用提供高端絲材。其目前的產品線包括CarbonX碳纖維PEEK和Firewire PEEK 3D打印線材,價格均約為每公斤600美元。3DXTECH還提供Firewire PEKK和CarbonX碳纖維PEKK細絲,采用阿科瑪的 Kepstan PEKK材料生產。事實上,這家美國公司在PEEK等先進熱塑性塑料上設立了自己的機構,開始以INTELSYS提供的Funmat HT 3D打印機提供PEEK和ULTEM線材的特殊捆綁產品,售價為5,250美元(加上S&H)。
 

激光燒結的PEEK

就總需求而言,SmarTech出版公司預計PEEK和PEKK粉末(特別是那些用碳加固以獲得優異機械性能的粉末)將廣泛用于制造最終用途零件的粉末床熔合。
 

領先的激光燒結系統供應商EOS提供自己認證的PEEK材料,使其成為目前唯一一家獲得認可的高級熱塑性粉末供應商,適用于其自己的聚合物粉末床聚變技術。EOS機器上也成功使用了越來越多的第三方選件。其中包括來自德國數控服務提供商RAUCH的應用和材料,該服務提供商通過線材擠出和激光燒結技術開發了PEEK 3D打印方面的重要專業知識。
 

在大型聚合物制造商中,贏創自2014年起至今一直在開發用于聚合物粉末床融合的新型3D打印材料,并且在用于激光燒結的PEEK 3D打印材料的開發中也已被確定。阿科瑪還致力于開發一系列特定等級的Kepstan PEKK粉末,這些粉末可用于激光燒結工藝,使部件表現出極強的韌性。

PEEK 3D打印市場

OXPEKK SLS 3D打印的CMF植入物
 

牛津高性能材料公司 (OPM)是一家總部位于美國的醫療和航空航天領域的AM服務公司,是PEKK應用領域的領導者之一,使用EOS機器的升級版本和專有的高性能增材制造(HPAM )。其OXPEKK產品由OPM的專有聚醚酮酮(PEKK)配方系列組成。隨著 去年OXPEKK定制化合物的商業推出,OPM正在著手解決包括醫療,航空航天,汽車,電子,能源和半導體等關鍵市場在內的重大未滿足需求。

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