{"id":17200,"date":"2025-01-03T15:00:40","date_gmt":"2025-01-03T14:00:40","guid":{"rendered":"https:\/\/www.3dnatives.com\/it\/?p=17200"},"modified":"2025-01-07T17:01:33","modified_gmt":"2025-01-07T16:01:33","slug":"peek-vs-pekk-030120259","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.3dnatives.com\/it\/peek-vs-pekk-030120259\/","title":{"rendered":"PEEK vs PEKK: quale materiale sceglierere?"},"content":{"rendered":"

I materiali utilizzati nella produzione additiva sono una componente chiave del processo, in quanto conferiscono al pezzo finale le proprie propriet\u00e0 chimiche e caratteristiche meccaniche. Oggi il mercato offre un’ampia scelta di materiali, dai polimeri ai metalli, alle ceramiche e agli inchiostri organici. Se consideriamo le materie plastiche, esse sono molto numerose e possono essere pi\u00f9 o meno complesse da stampare. Che si tratti di filamenti, resine o polveri, ognuno ha le sue specificit\u00e0. Oggi ci concentreremo sulla categoria dei polimeri ad alte prestazioni e pi\u00f9 precisamente sulla famiglia dei poliarileterchetoni<\/a> (PAEK). Due materiali di questo gruppo sono sempre pi\u00f9 utilizzati dall’industria: PEEK<\/a> e PEKK.<\/p>\n

Generalmente utilizzati nella cosiddetta industria manifatturiera tradizionale<\/a> (che include tecniche come lo stampaggio a iniezione<\/a>, la lavorazione meccanica e tanti altri), il PEEK e il PEKK presentano entrambi caratteristiche termiche interessanti e sono noti per la loro resistenza. Spesso paragonati ai metalli, da qualche anno sono compatibili con alcuni processi di produzione additiva, tra cui la modellazione a deposizione fusa (FDM)<\/a> e la sinterizzazione laser selettiva (SLS)<\/a>. Ma quali sono le differenze tra questi due materiali termoplastici ad alte prestazioni? Quale scegliere? In questo articolo ti esporremo tutto quello che c’\u00e8 da sapere!<\/p>\n

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Il PEEK e il PEKK sono considerati polimeri ad alte prestazioni.<\/p><\/div>\n

Composizione e caratteristiche<\/h3>\n

Quando si confrontano due polimeri ad alte prestazioni \u00e8 importante partire dalla loro composizione e dalle loro propriet\u00e0. Questo per capire come si comporteranno durante il processo di produzione, che pu\u00f2 essere un fattore determinante nella scelta. Questi due materiali appartengono alla famiglia PAEK, un gruppo di termoplastici semicristallini e amorfi ad alte prestazioni. In questa famiglia, il polimero pi\u00f9 comunemente utilizzato \u00e8 il PEEK, formato da una struttura molecolare di 1 chetone e 2 eteri. Invece il PEKK ha una struttura molecolare inversa: ha 2 chetoni e 1 etere. I legami chetonici sono pi\u00f9 flessibili, il che aumenta la flessibilit\u00e0 del polimero in questione. Ci\u00f2 significa che la temperatura di transizione vetrosa, ossia la temperatura per la quale il polimero inizia ad ammorbidirsi, e la temperatura di fusione sono pi\u00f9 elevate nel PEKK.<\/p>\n

Le caratteristiche principali di entrambi i materiali includono non solo un’elevata resistenza meccanica, termica e alla fatica, ma anche una bassa infiammabilit\u00e0. Nel caso del PEKK, questo termoplastico \u00e8 pi\u00f9 resistente ai fluidi chimici, ha una buona stabilit\u00e0 dielettrica e non emette fumi tossici. Il PEEK, invece, ha eccellenti propriet\u00e0 meccaniche e un buon rapporto resistenza\/peso, che lo rendono un buon sostituto di alcuni metalli. Entrambi i polimeri possono essere sterilizzati, il che ne facilita l’uso nelle applicazioni sanitarie.<\/p>\n

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Parti stampate con PEKK (crediti fotografici: miniFactory)<\/p><\/div>\n

Il PEEK e il PEKK hanno quindi propriet\u00e0 comuni, data la loro \u00a0appartenenza alla stessa famiglia di polimeri. Tuttavia, alcune caratteristiche differiscono a causa della loro composizione. La principale distinzione tra questi due materiali \u00e8 il loro grado di cristallinit\u00e0 e la velocit\u00e0 di cristallizzazione. Questo concetto si riferisce al numero totale di regioni cristalline presenti in un polimero ed \u00e8 rappresentato in percentuale. In questo caso, stiamo confrontando due elementi semicristallini, ma il loro grado di cristallinit\u00e0 dipende e varia a seconda di come vengono lavorati. In generale, quando si parla di processo di stampa 3D, il PEEK pu\u00f2 raggiungere un alto livello di cristallizzazione, mentre il PEKK ha una struttura cristallina molto pi\u00f9 debole. La cristallinit\u00e0 influisce sulle propriet\u00e0 del pezzo finale, mentre la velocit\u00e0 di cristallizzazione e le propriet\u00e0 reologiche hanno un impatto sulla facilit\u00e0 di stampa.<\/p>\n

Facilit\u00e0 di stampa<\/h3>\n

In questa sezione ci concentreremo principalmente sulla tecnologia di modellazione a deposizione fusa (FDM). Quando si trattano polimeri ad alte prestazioni, \u00e8 fondamentale conoscere approfonditamente il materiale per evitarne lo spreco, data la sua elevata costosi\u00adt\u00e0, e per prevenire errori durante il processo di stampa.. \u00c8 necessario, prima di tutto, disporre di una stampante 3D che soddisfi determinati requisiti di temperatura. Quando si utilizza il PEEK per la stampa 3D occorre servirsi di una macchina con un estrusore che possa raggiungere i 400\u00b0C, una camera riscaldata a 120\u00b0C e un piano di lavoro che possa raggiungere i 230\u00b0C, in modo che gli strati possano aderire ad esso e il modello possa essere rimosso senza problemi, evitando cos\u00ec la deformazione. Nel caso del PEKK amorfo i requisiti saranno molto simili, ma non cos\u00ec rigidi. La temperatura di estrusione \u00e8 tipicamente compresa tra i 340 e 360\u00b0C. Inoltre, \u00e8 necessario disporre di una piastra di accumulo e di una camera riscaldate.<\/p>\n

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Un sistema di raffreddamento stampato in 3D con PEEK (crediti fotografici: Apium)<\/p><\/div>\n

In termini tecnici, quando il filamento estruso si solidifica si verifica un parziale allineamento delle catene molecolari del polimero. Sulla base dei nuclei di cristallizzazione le catene molecolari si ripiegano e formano regioni ordinate. Pertanto, minore \u00e8 la percentuale di nuclei di cristallizzazione nel polimero, pi\u00f9 veloce sar\u00e0 il processo di raffreddamento permettendo agli strati una migliore adesione reciproca. In questo modo si evita la deformazione. In altre parole, se il processo di raffreddamento e solidificazione \u00e8 troppo veloce, le catene molecolari non si deformeranno correttamente, il che influir\u00e0 direttamente sull’adesione del pezzo al letto di stampa e sulle sue propriet\u00e0 meccaniche finali.<\/p>\n

Come gi\u00e0 detto, il PEKK ha un grado di cristallizzazione inferiore rispetto al PEEK. Ci\u00f2 significa che sar\u00e0 meno influenzato dal processo di raffreddamento una volta che il pezzo \u00e8 stato stampato in 3D. Pertanto, in termini di facilit\u00e0 di stampa 3D, il PEEK sar\u00e0 pi\u00f9 complesso e tecnico da utilizzare, in quanto richiede conoscenze specifiche che consentano all’utente di controllare il processo di estrusione e le fasi di raffreddamento. D’altra parte, nella tecnologia di sinterizzazione laser selettiva (SLS), il comportamento del polimero varia in base alle dimensioni delle parti da realizzare. In particolare, le deformazioni risultano minori o assenti per i modelli di piccole dimensioni, mentre per pezzi pi\u00f9 grandi, diventa pi\u00f9 complesso controllare i parametri di stampa.<\/p>\n

Post-processing di PEEK e PEKK<\/h3>\n

Le operazioni di post-processing del PEEK e del PEKK non sono semplici. Nella tecnologia FDM l’impiego di substrati per la realizzazione delle parti pi\u00f9 complesse \u00e8 ormai quasi indispensabile. Tuttavia, esistono pochissimi substrati compatibili con queste due termoplastiche, poich\u00e9 la maggior parte delle soluzioni disponibili non \u00e8 resistente al calore e, di conseguenza, non pu\u00f2 essere utilizzata.<\/p>\n

Tuttavia, alcuni operatori hanno sviluppato supporti di stampa 3D specifici per questi materiali ad alte prestazioni: Ad esempio, 3DGence e AquaSys. Si noti, tuttavia, che sono ancora pi\u00f9 costosi dei materiali convenzionali.<\/p>\n

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Il supporto di stampa 3DGence \u00e8 compatibile con materiali ad alte prestazioni (crediti fotografici: 3DGence)<\/p><\/div>\n

Se si utilizza il processo di sinterizzazione non \u00e8 necessario avvalersi di supporti di stampa, ma si dovr\u00e0 comunque valutare il costo del materiale per chilo di polvere. Torneremo su questo concetto in seguito.<\/p>\n

Concentrandosi sui metodi di post-processing, \u00e8 importante sapere che le parti stampate in 3D con PEEK o PEKK possono essere sottoposte a ricottura per migliorare la fusione degli strati e conferire al pezzo finale propriet\u00e0 meccaniche superiori. Alcune stampanti 3D, come la miniFactory Ultra, integrano direttamente questa fase di ricottura nel processo di stampa.<\/p>\n

Inoltre, i pezzi realizzati con PEEK possono essere lavorati tramite tecniche come la foratura o la fresatura. Se necessario, \u00e8 anche possibile procedere con la metallizzazione delle parti per migliorarne ulteriormente le caratteristiche.<\/p>\n

Applicazioni<\/h3>\n

Per quanto riguarda l’utilizzo di PEEK e PEKK, i settori che adottano maggiormente questi materiali ad alte prestazioni sono l’aerospaziale<\/a>, l’automobilistico<\/a> e l’aeronautico<\/a>, grazie alla loro resistenza meccanica e alle alte pressioni, insieme alla leggerezza e la rigidit\u00e0 del materiale. Essendo biocompatibili, sono spesso utilizzati nel settore medico<\/a>. Il PEEK ha propriet\u00e0 che facilitano l’osteointegrazione, cio\u00e8 la connessione diretta, strutturale e funzionale tra un osso e la superficie di un impianto sotto carico funzionale. D’altra parte, il PEKK ha una migliore resistenza ai fluidi chimici, motivo per cui viene adoperato maggiormente nell’industria petrolifera e del gas. Pu\u00f2 anche essere utilizzato per l’industria ferroviaria.<\/p>\n

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Il PEKK \u00e8 maggiormente utilizzato nel settore Oil&Gas (crediti fotografici: Kimya)<\/p><\/div>\n

Il costo di PEEK e PEKK<\/h3>\n

Il PEEK e il PEKK sono pi\u00f9 costosi della maggior parte dei polimeri presenti sul mercato a causa delle loro propriet\u00e0 e caratteristiche. In media, una bobina da 500 grammi di PEEK coster\u00e0 tra i 300 e i 350 euro, mentre la stessa quantit\u00e0 di PEKK coster\u00e0 tra i 350 e i 400 euro. Il prezzo sar\u00e0 ancora pi\u00f9 alto se si decide di acquistare un polimero ad alte prestazioni rinforzato con fibra di carbonio.<\/p>\n

Il prezzo della polvere di PEKK si aggira intorno ai 500 euro al chilo. Pertanto, una stampa 3D SLS pu\u00f2 diventare rapidamente costosa, considerando che una macchina EOS P800, a seconda delle dimensioni dei pezzi da stampare, pu\u00f2 richiedere circa 100 kg di polvere. Anche se circa il 50% della polvere inutilizzata pu\u00f2 essere riciclata, i lavori di stampa SLS con materiali ad alte prestazioni sono piuttosto costosi rispetto al nylon. \u00c8 quindi necessario assicurarsi che il file 3D abbia i parametri di stampa corretti per evitare di sprecare materiale e soldi.<\/p>\n

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Parti stampate in 3D con PEKK attraverso un processo di sinterizzazione a polvere (crediti fotografici: Arkema)<\/p><\/div>\n

Produttori<\/h3>\n

Come accennato in precedenza, il PEEK e il PEKK sono principalmente disponibili sotto forma di filamenti, ma esistono anche polveri specifiche per la sinterizzazione, sebbene questa opzione sia disponibile solo per il PEKK. Per quanto riguarda il PEEK, i principali produttori di questo materiale sono chimici come Victrex, Evonik o Solvay. La maggior parte di loro ha sviluppato una propria gamma di filamenti; Victrex, ad esempio, offre il suo Low Melt PAEK (LMPAEK) e collabora con produttori di macchine ad alte prestazioni come Intamsys e 3DGence; Evonik ha sviluppato la sua gamma VESTAKEEP\u00ae per la stampa 3D di impianti.<\/p>\n

Oltre ai chimici, ci sono diversi produttori di materiali per la stampa 3D che offrono i loro PEEK: 3DXTECH, 3D4Makers, W2 Polymer e OPM. Anche i produttori di macchine si stanno occupando piano piano della produzione, come Zortrax con il suo Z-PEEK.<\/p>\n

Per quanto riguarda il PEKK, l’azienda chimica francese Arkema rimane il maggior produttore, sia in polvere che in granuli. La sua gamma di PEKK Kepstan\u00ae soddisfa le esigenze di molti produttori. Anche Lehvoss offre il suo LUVOCOM 3F PEKK 50082 NT in forma granulare. Infine, Oxford Performance Materials offre una polvere di PEKK, in particolare per il settore medicale. Per quanto riguarda i produttori di filamenti PEKK, alcuni dei pi\u00f9 importanti sono il marchio francese Kimya, l’azienda olandese 3D4Makers, l’americana 3DXTECH o Nanovia.<\/p>\n

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I materiali utilizzati nella produzione additiva sono una componente chiave del processo, in quanto conferiscono al pezzo finale le proprie propriet\u00e0 chimiche e caratteristiche meccaniche. 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