La rápida evolución de la fabricación aditiva, trae consigo el desarrollo de múltiples materiales. Tan solo en estos últimos dos años los proveedores de materiales se han duplicado de acuerdo al último Reporte Wohlers. Aunque el primer lugar de crecimiento de materiales lo sigue teniendo el metal, en segunda posición se siguen manteniendo los polímeros. Donde incluimos los llamados polímeros avanzados o de alta resistencia, entre los que destaca el PEEK (polieteretercetona), uno de los más reconocidos en la industria 3D, y con gran acogida en sectores como el aeroespacial, médico o automotriz. Esta acogida es debida a que este material cuenta con gran resistente al calor y al desgaste, y puede reemplazar ciertos metales gracias a su relación peso/resistencia. A pesar de sus grandes ventajas muchas empresas aún desconocen los beneficios reales de la impresión 3D de PEEK, y sus posibilidades dentro de las diferentes cadenas de producción, para resolver todos nuestras dudas hoy nos hemos acercado a tres expertos en fabricación aditiva de termoplásticos avanzados.
Charles Han, CEO de INTAMSYS, comenzó su carrera dentro de la impresión 3D con la fundación de la empresa hace más de seis años, cuando un grupo de ingenieros decidió crear equipos de alta velocidad y alta precisión. A su lado tenemos a Thomas Collet, Director de Materiales de Impresión 3D y Marketing dentro de la Unidad de Negocio de Materiales Poliméricos Personalizados en LEHVOSS Group. Esta empresa global con sede en Alemania es uno de los líderes en fabricación de materiales poliméricos desde 1983 con 8 años de experiencia en el desarrollo de materiales para la industria 3D. Finalmente, se une a nuestra lista de expertos: Mateusz Sidorowicz Director de marketing en 3DGence, con más de 6 años trabajando en la industria 3D, esta empresa polaca se centra en la tecnología de fabricación de materiales avanzados con módulos intercambiables.
¿Cuáles son las principales especificaciones de la impresión 3D de PEEK?
Para poder adoptar la impresión 3D de PEEK en la industria es importante conocer las características y especificaciones del material. Al igual que la mayoría de los termoplásticos avanzados el PEEK es un material exigente a la hora de utilizarlo en la impresión 3D. Es necesario contar con un extrusor que alcance temperaturas de hasta 400ºC, además de realizarlo siempre en máquinas con cámaras calefactadas para que la pieza alcance las propiedades mecánicas esperadas. Los materiales dedicados, desarrollados por LEHVOSS Group, pueden imprimirse también en cámaras no calentadas. Se puede aplicar recocido de piezas impresas. Este polímero semicristalino tiene: “un punto de fusión de alrededor de 334 °C, mientras que la temperatura de uso continuo es de alrededor de 260 °C. Debido a que el PEEK tiene excelentes propiedades integrales, puede reemplazar materiales tradicionales como metales y cerámicas en muchas aplicaciones. La resistencia a altas temperaturas, su autolubricación, su resistencia al desgaste y a la fatiga hacen del PEEK uno de los plásticos de ingeniería de alto rendimiento más populares en la actualidad”, nos comenta Charles, de INTAMSYS. Añadido a esto Mateusz, de 3DGence, menciona: “El PEEK es también uno de los pocos materiales que no emite gases cuando se coloca en alto vacío. El bajo coeficiente de fricción y la excelente resistencia a la fluencia lo hacen uno de los mejores para aplicaciones exigentes”.
LUVUCOM, PEEK de impresión de LEHVOSS Group, sin necesidad de cámara calefactada para su utilización | Créditos LEHVOSS Group
Aunque el día de hoy nos consagremos en la impresión 3D de PEEK, hay otro material de alto rendimiento que también es muy destacado y que muchas veces puede causar cierta confusión: el PEKK. Pertenece también a la familia PAEK, al igual que el PEEK, su principal diferencia radica en la relación éter/cetona. “PEKK es un copolímero que permite un mayor control sobre la cristalinidad. Dependiendo del tipo, PEKK proporciona mayores temperaturas de fusión y transición vítrea. Las piezas se pueden producir completamente amorfas o semicristalinas sin problemas de alabeo, utilizando el material PEKK respectivo. PEKK es más caro que PEEK estándar”, nos cuenta Thomas, de LEHVOSS Group. Sobre la relación entre PEEK y PEKK, Mateusz añade lo siguiente: “Hay similitudes en sus condiciones de procesamiento e incluso en el rango de aplicaciones. Imprimir con PEKK es un poco más fácil ya que el material es menos propenso a deformarse”.
El PEKK tiene características muy similares al PEEK |Créditos: 3DGence.
¿Cuáles son las aplicaciones recomendadas para fabricar con este material?
Una de la propiedades más valoradas de la impresión 3D de PEEK, son sus capacidades mecánicas y su resistencia al calor. Por ello industrias que necesitan piezas resistentes han comenzado la adopción de las tecnologías más rápidamente, “Puede reemplazar materiales tradicionales como metales y cerámicas en industrias como la aeroespacial, automotriz, electrónica y dentro del equipo médico”, nos cuenta Charles.
Basándose en la características específicas del PEEK, la aplicaciones recomendadas por el equipo de 3DGence son: “Los repuestos para líneas de producción de alto volumen son candidatos ideales. El PEEK también tiene un coeficiente de fricción muy bajo, que es muy necesario en ese tipo de aplicaciones. Los laboratorios y universidades que realizan investigaciones relacionadas con el alto vacío pueden producir piezas necesarias para sus equipos. Este es el material elegido para las industrias de petróleo y gas y aeroespacial”, agrega sobre esto Mateusz.
Separador de aceite creado con impresión 3D de PEEK |Créditos: 3DGence
PEEK vs Metal, ¿cuál debería adoptar en mi empresa?
La alta resistencia de materiales como el PEEK han permitido que muchas empresas sustituyan las piezas metálicas por piezas creadas con impresoras 3D de PEEK. ¿Es realmente rentable sustituir una pieza de metal por una de un material polimérico?. Esta es la gran duda de múltiples empresas a la hora de pensar en adoptar la impresión 3D de PEEK. Sobre este tema Thomas nos comenta: “El PEEK al igual que todos los polímeros, proporcionan un enorme potencial de ahorro de peso en comparación con los metales y, como otro beneficio, ofrece excelentes propiedades tribológicas”.
Charles nos ha dado un ejemplo concreto sobre la impresión 3D con PEEK vs la utilización de materiales metálicos: “En el campo de los implantes médicos, el módulo elástico de PEEK está cerca del módulo elástico del hueso cortical, que conduce a la osteointegración entre el implante y el tejido óseo, asegurando la estabilidad a largo plazo de los implantes PEEK”. Hace algunos meses ya hablábamos sobre la fácil aceptación del cuerpo humano a los implantes de PEEK en comparación con los de metal.
Impresión 3D de material médicos con PEEK | Créditos: INTAMSYS.
Aún nos encontramos en el de la impresión 3D con materiales de alto rendimiento, en los próximos años iremos viendo más innovaciones relacionadas, y cada día más empresas que se lancen a su adopción. “Lo que vemos es que muchos de nuestros clientes analizan todo esto y consideran seriamente la impresión 3D con PEEK para reemplazar los métodos de fabricación tradicionales”, concluye Thomas.
¿Qué piensas de la adopción de la impresión 3D de PEEK? Deja tus comentarios en nuestras redes sociales: Facebook, Twitter, Youtube y RSS. Sigue toda la información sobre impresión 3D en nuestra Newsletter semanal.