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, medico 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. Quali sono le caratteristiche del PEEK nella stampa 3D?

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. Se osserviamo la sua struttura, notiamo che si tratta di un polimero semicristallino, quindi quando fonde sotto l’effetto del calore, le sue molecole si dispongono creando un certo ordine che viene mantenuto fino alla completa solidificazione del materiale. Questo gli conferisce una grande stabilità termoica e gli permette di mantenere le sue caratteristiche meccaniche quando la temperatura aumenta. Sebbene questa struttura semicristallina abbia molti vantaggi, va notato che nella produzione additiva comporta un processo di stampa più complesso: è un materiale altamente tecnico che richiede esperienza e un sistema appropriato.

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.

Crediti foto: Apium

Aree di applicazione

Questo materiale ad alte prestazioni è particolarmente interessante anche per il settore medico. 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 o Apium. Anche la società spagnola Innovatefil, filiale di Smart Materials 3D, lo vende. Per quanto riguarda il prezzo, il PEEK è un materiale molto costoso che va dai 350 ai 700 euro al kg.

È disponibile soprattutto sotto forma di filamento: 3DGence

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 immagine di copertina: Indmatec

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