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Tutto quello che c’è da sapere su PEI/ ULTEM ® per la stampa 3D

Pubblicato il 22 Dicembre 2022 da Nunzia A.
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Negli ultimi anni, l’uso di materiali termoplastici ad alte prestazioni è diventato sempre più importante nel settore della stampa 3D, poiché la tecnologia si sta spostando dalla prototipazione rapida alla produzione di parti finite. Di conseguenza, i requisiti per i materiali di stampa 3D sono aumentati e le termoplastiche ad alte prestazioni stanno diventando sempre più comuni. Le loro proprietà li rendono un’alternativa economica ad alcuni metalli e sono apprezzati da molti settori come quello aerospaziale e medico. All’interno di questa famiglia troviamo il poliarileterchetone (PAEK), in grado di resistere alle alte temperature e che forse conoscete come PEEK o PEKK. Esiste un’alternativa molto più economica, la polietereimmide (PEI), un materiale amorfo meglio conosciuto con il nome commerciale di ULTEM®. Disponibile come filamento per stampanti 3D FDM, è compatibile con alcune macchine, tra cui quelle di Stratasys. Ripercorriamo quindi insieme le caratteristiche principali dell’ULTEM.

Il PEI è stato sviluppato negli anni ’80 da Joseph G. Wirth ed è stato commercializzato dalla Plastics Division di General Electric con il nome di ULTEM. Nel 2007, l’azienda ha venduto le sue attività nel settore delle materie plastiche alla Saudi Basic Industries Corporation (SABIC), che ha così recuperato il relativo brevetto. Sebbene l’ULTEM® sia stato accolto da molte industrie grazie alle sue proprietà meccaniche, è diventato adatto alla produzione di massa solo con lo sviluppo di stampanti FDM/FFF ad alte prestazioni: l’estrusore della macchina deve essere riscaldato fino a 350°C per fondere la termoplastica.

Crediti immagine: GEWO3D

Le caratteristiche principali dell’ULTEM

La gestione della temperatura è essenziale quando si tratta di stampare ULTEM®. La temperatura nella camera deve essere sempre costante, altrimenti si possono verificare irregolarità e l’adesione dei diversi strati può risentirne. Poiché la temperatura del PEI è compresa tra 345 e 400°C, è necessario un estrusore in grado di raggiungere questi livelli di temperatura.

Il PEI è noto per la sua stabilità dimensionale e la resistenza al creep (scorrimento viscoso). SABIC offre oggi due diverse resine, ULTEM® 9085 e ULTEM® 1010. La prima è ritardante di fiamma e ha ottenuto ottimi risultati nei test FST (Flame, Smoke, Toxicity): ha un’elevata resistenza alla fiamma, bassa emissione di fumo e bassa tossicità. Il materiale ha anche un elevato rapporto resistenza/peso e può persino sostituire alcuni metalli grazie alle sue proprietà meccaniche. Infine, presenta una buona resistenza ai fluidi automobilistici, agli idrocarburi, agli alcoli e alle soluzioni acquose. La resina ULTEM® 1010 ha un’elevata resistenza alla trazione, dimostrando grande solidità e durata. È biocompatibile e certificata NSF 51 per il contatto con gli alimenti. Può inoltre resistere alla sterilizzazione a vapore.

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Crediti d’immagine: Stratasys

Rispetto al PEEK, il PEI è di solito più economico. È un materiale che ha il vantaggio di essere certificato per una serie di applicazioni aerospaziali, soddisfacendo requisiti altamente standardizzati. Tuttavia, il PEI presenta una minore resistenza agli urti e alle temperature.

Applicazioni IAP

Il PEI è ampiamente utilizzato nell’industria aerospaziale, in particolare l’ULTEM® 9085 per le caratteristiche sopra menzionate. È anche un materiale scelto nell’industria automobilistica, medica e alimentare, soprattutto nella progettazione di utensili da cucina. Questo termoplastico è anche ampiamente utilizzato nell’utensileria, sia per la progettazione di stampi, maschere o vari elementi di fissaggio. Bombardier, ad esempio, utilizza questo materiale per la produzione di utensili personalizzati, per la personalizzazione dei componenti delle sue linee di produzione e per la produzione di parti finite dei suoi treni.

Infine, per quanto riguarda i produttori, SABIC è oggi l’unica a fornire la materia prima, sotto forma di resina o schiuma. L’azienda produce i propri filamenti per la produzione additiva: storicamente erano compatibili solo con la gamma di macchine Stratasys, ma negli ultimi anni SABIC ha stretto altre partnership, come quella con Roboze, che può stampare il filamento ULTEM™ AM9085F. Alcuni produttori offrono filamenti propri, come KIMYA, 3DXTech o 3D4Makers.

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SABIC ha sviluppato un supporto di stampa 3D per l’ULTEM

Infine, se stai pensando di stampare con ULTEM®, il produttore SABIC ha lanciato un filamento di supporto staccabile, l’AMS31F, più facile da rimuovere rispetto ad altri materiali di supporto che spesso devono essere riscaldati. In questo modo, il pezzo può mantenere tutte le sue proprietà meccaniche e l’utente risparmia tempo prezioso.

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