Tutto quello che c’è da sapere sul PEEK per la stampa 3D
Il polietere etere chetone, più comunemente noto come PEEK, è un materiale termoplastico semicristallino ben noto nell’industria manifatturiera per le sue proprietà meccaniche. Da alcuni anni è un materiale popolare nel settore della produzione additiva. Oggi è disponibile in forma di filamento per tutte le macchine FDM/FFF e sotto forma di polvere per i processi SLS. Utilizzato principalmente nei settori aerospaziale, medicale e automobilistico, il PEEK è resistente al calore e all’usura e può sostituire alcuni metalli grazie al suo rapporto peso/resistenza. Si tratta di un materiale di stampa 3D impegnativo, difficile da stampare, che richiede il rispetto di una serie di parametri. Vediamo qui le caratteristiche del PEEK, il suo utilizzo nella stampa 3D e i dettagli su applicazioni, produttori e prezzi.
Produzione e caratteristiche del PEEK
Il PEEK fa parte della famiglia dei PAEK (poliarileterchetoni), noti per le loro elevate proprietà termomeccaniche. Se guardiamo alla piramide dei diversi polimeri del settore, il PEEK si trova in cima alla piramide, nella categoria dei polimeri ad alte prestazioni. È stato commercializzato per la prima volta alla fine degli anni ’70 e rapidamente adottato da settori come l’aeronautica o l’elettronica per le prestazioni che può offrire. Osservando la sua struttura, si nota che si tratta di un polimero semicristallino, il che significa che circa il 30% della massa del materiale si cristallizza durante la stampa. Quando si scioglie, le sue molecole si dispongono in parte sotto l’effetto del calore, creando un certo ordine fino alla completa solidificazione. Ciò consente al materiale di mantenere le sue proprietà meccaniche quando la temperatura aumenta. Sebbene questa struttura semicristallina presenti molti vantaggi, va notato che nella produzione additiva comporta un processo di stampa più complesso: il PEEK è un materiale altamente tecnico che richiede esperienza e una macchina adeguata.
Il PEEK è un materiale ad alte prestazioni
Il PEEK nella stampa 3D
Nella stampa 3D, il processo di cristallizzazione del PEEK deve essere controllato. Infatti, una parte del materiale si cristallizza, modificando la densità del materiale. Pertanto, è necessario mantenere livelli di temperatura elevati – estrusione, piano di stampa e camera – ed evitare fluttuazioni di temperatura. Per stampare in 3D il PEEK è quindi necessaria una stampante 3D con un estrusore che possa raggiungere i 400°C, una camera riscaldata a 120°C e una piattaforma di stampa che si possa riscaldare fino a 230°C per rimuovere il pezzo ed evitare deformazioni.
Se il PEEK è un materiale complesso, va anche detto che offre caratteristiche meccaniche e chimiche molto interessanti per l’industria. Infatti, è molto resistente al calore e all’usura, ha un’elevata resistenza chimica, è sterilizzabile e ha proprietà dielettriche. Il PEEK ha anche un elevato rapporto peso/resistenza e viene spesso utilizzato per sostituire alcuni metalli. Infine, il PEEK è resistente alle fiamme, il che lo rende un materiale di stampa 3D interessante per settori come l’aerospaziale. Se lo confrontiamo con altre termoplastiche ad alte prestazioni, il PEEK supera l’ULTEM in termini di resistenza meccanica.
Crediti: Apium
Aree di applicazione
Questo materiale ad alte prestazioni è particolarmente interessante anche per il settore medicale. Essendo sterilizzabile, può essere utilizzato per diverse applicazioni, tra cui la produzione di impianti su misura. Il PEEK ha proprietà simili all’osso umano: un impianto stampato in 3D con PEEK potrebbe quindi favorire la ricostruzione dei tessuti intorno all’impianto, accelerando l’osteointegrazione. In effetti, alcune aziende si sono già rivolte alla stampa 3D del PEEK per progettare dispositivi medici personalizzati, come FossiLabs.
Anche i settori aerospaziale e automobilistico sono mercati in cui la stampa 3D del PEEK è molto diffusa. La produzione additiva permette di creare parti leggere, personalizzate e on-demand: abbinata all’uso di un materiale ad alte prestazioni, è ancora più adatta alle esigenze di questi mercati. Il PEEK, inoltre, offre una maggiore resistenza all’usura e alle temperature, ottimizzando al contempo il peso, un fattore chiave in questi settori.
Crediti: Apium
Produttori di PEEK
Attualmente, la maggior parte del PEEK per la stampa 3D è disponibile sotto forma di filamento, compatibile con le stampanti 3D FFF. Sul mercato è disponibile anche il PEEK caricato con fibra di carbonio. Le aziende chimiche come Victrex, Solvay ed Evonik sono i principali produttori del materiale. Per quanto riguarda il filamento, la maggior parte dei produttori di macchine oggi produce le proprie bobine, come Intamsys, 3DGence o Apium. Anche la società spagnola Innovatefil, filiale di Smart Materials 3D, offre questo materiale in filamento. Per quanto riguarda il prezzo, il PEEK è un materiale molto costoso che va dai 350 ai 700 euro al kg. A titolo di confronto, il PEKK, un’altra termoplastica ad alte prestazioni, costa tra i 400 e i 500 euro al kg. Infine, per i processi SLS, il produttore EOS è stato il primo – e l’unico – a offrire il PEEK HP3, un materiale ad alte prestazioni per la sinterizzazione laser selettiva (SLS).
Crediti: 3DGence
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*Crediti immagine di copertina: Indmatec
