PEEK 3D打印指南

魔猴君  知識堂   4天前

PEEK（聚醚醚酮）是一種可以在從航空航天到植入物等許多應用中替代金屬的聚合物，也是制造業(yè)中最受歡迎的熱塑性塑料之一，這是有充分理由的。它可以生產(chǎn)比不銹鋼和鋁更堅固、更輕的部件，具有極高的耐熱性、耐化學性和耐磨性，而且具有生物相容性。幾乎每個行業(yè)都可以找到用這種工程級材料制成的零件。

PEEK因其電絕緣性能而成為電氣工程部件的理想選擇，并且廣泛應用于需要長期耐壓和耐磨的應用，例如石油和天然氣工業(yè)。

3D Systems的Ext 220 Med使用贏創(chuàng)的Vestakeep i4 3DF PEEK制作的3D打印患者專用顱骨植入物已成功用于瑞士巴塞爾大學醫(yī)院的顱骨成形術（來源：3D Systems）

將PEEK的品質與3D打印的功能結合起來，您就可以用能夠承受最惡劣條件的材料制造幾乎任何定制形狀和零件復雜性。

難怪我們看到越來越多的3D打印PEEK部件取代航天器、骨科植入物中的金屬，甚至高性能賽車中的發(fā)動機部件。

PEEK的熱門應用

美國首個3D打印脊柱植入物：Curiteva的3D打印植入物采用Evonik的VestaKeep i4 3DF PEEK長絲制成，于2023年4月通過手術植入患者體內，這是美國首例此類植入物。該設備獲得了FDA 510(k)批準，是第一個獲準用于商業(yè)用途的3D打印多孔PEEK結構。

Nvision Biomedical Technologies的3D打印脊柱植入物獲得FDA批準：2024年9月，第一個采用Invibio Biomaterial Solutions的PEEK-Optima聚合物制成的3D打印脊柱植入物獲得FDA批準。

3D打印PEEK顱骨植入物獲FDA批準：VSP PEEK顱骨植入系統(tǒng)包含一套完整的FDA批準的工作流程，包括分割和3D建模軟件、3D Systems開發(fā)的打印機以及Evonik的PEEK樹脂，該系統(tǒng)將于2024年4月獲得FDA批準。

Roboze、Stratasys、Indmatec采用PEEK進行3D打印的零件，以及Evonik采用的材料線軸。

專為PEEK設計的3D打印機

與此同時，對可以使用這種材料的3D打印機的需求正在增長，這促使制造商為希望在內部進行生產(chǎn)和原型制作的企業(yè)生產(chǎn)越來越便宜、更大、更易于使用的PEEK打印機。

盡管PEEK仍是成本最高的增材制造聚合物之一（但比大多數(shù)金屬便宜），并且不是最容易加工的，但如今它比以往任何時候都更容易獲得。

現(xiàn)在，讓我們看看如何為您選擇最好的PEEK 3D打印機，以及我們挑選的各種尺寸和價格的頂級機器，從適合辦公室的桌面版本到大批量生產(chǎn)機器。

這個晶格填充部件實際上是由Stratasys的PEEK系列的PEKK材料制成的（來源：Stratasys）

并非所有打印機都能打印PEEK

來自贏創(chuàng)的Infinam PEEK 9359（來源：贏創(chuàng)）

PEEK長絲卷軸看起來可能與任何其他3D打印塑料一樣，但將其放入消費機器中，您很快就會意識到這種材料需要更多的東西；具體來說，就是更多的熱量。

您不僅需要使用超熱噴嘴（300+oC）擠出PEEK，還需要使用加熱床和加熱室保持其溫度。一些3D打印機不僅使用加熱床和加熱室，還采用了加熱PEEK部件本身的技術。Solvay Specialty Polymers的聚合物科學家兼3D打印PEEK專家Brian Alexander表示，對部件進行局部加熱以及使用加熱室來控制結晶，可以提高層間粘合性。熱量需要一致且可控，因為讓最終部件冷卻的速度也會產(chǎn)生影響。

最近，亞歷山大和他的團隊對Orion 3D打印機進行了測試，發(fā)現(xiàn)它的熱輻射加熱（將材料（而不是空氣）加熱到320°C）即使在Z軸上也能產(chǎn)生比注塑質量更好的PEEK打印件。

Stratasys FDM 3D打印機專門用于PEKK，現(xiàn)在也可以使用PEEK進行打印（來源：Stratasys）

打印速度和層高是PEEK打印成功的重要因素。幸運的是，更好的PEEK打印機可以自動執(zhí)行許多這些設置，讓您獲得更無憂的體驗。

PEEK長絲隨附的材料數(shù)據(jù)表通常會提供理想的打印速度，通常約為15-45毫米/秒，具體取決于品牌。我們在本指南中介紹的許多打印機都聲稱打印速度高達400-500毫米/秒，但要知道PEEK根本無法以這種速度打印。其他工程級材料可以。

盡管大多數(shù)PEEK都是使用FDM打印和長絲卷進行3D打印的，但最近，PEEK在更經(jīng)濟的顆粒形式和選擇性激光燒結(SLS)3D打印機的粉末方面取得了進展，盡管SLS并不常用于PEEK。

PEEK打印機能打印的不僅僅是PEEK

我們列出的3D打印機都不是只有一種功能；如果它們可以打印PEEK，那么它們就可以處理具有類似打印周長且需要高熱量的其他高性能聚合物，例如PEAK、PEKK、PEI/Ultem、PPSU等。當然，如果您可以將熱量調低到足夠低，它們可以處理普通ABS甚至PLA。

3D打印PEEK是替換部件的理想選擇（來源：Zortrax）

PEEK打印機的特點

當然，并非所有PEEK打印機都一樣，您需要在預算與打印機所需的功能和可能不需要的功能之間取得平衡。如果您只是偶爾需要PEEK部件，或者不確定是否需要PEEK，請嘗試從3D打印按需服務機構（例如Craftcloud）訂購PEEK部件。

以下是我們列表中的PEEK打印機的一些主要功能。

HEPA過濾器可捕獲有害煙霧和顆粒

隔熱室，這樣熱量就不會使你的車間變熱，也不會從機器中泄漏熱量

快速加熱室，因此您無需等待一個小時或更長時間即可開始打印

雙擠出機，因此您可以使用PEEK以外的其他材料（如可溶性材料）打印支撐材料，以節(jié)省成本并更易于去除

集成長絲干燥機，讓您的PEEK材料隨時可用

控制冷卻以防止翹曲

嵌入攝像頭，用于持續(xù)打印監(jiān)控

斷電保護，可從上次中斷的地方恢復打印

傳感器檢測是否有足夠的線材來完成工作

檢測燈絲堵塞的傳感器

MiniFactory Ultra 2上的3D打印PEEK部件（來源：MiniFactory）

PEEK 3D打印技巧

打印PEEK（來源：MiniFactory）

現(xiàn)在您已經(jīng)全面了解了PEEK，也許您想自己開始使用它進行打印。以下是使用PEEK進行3D打印時需要記住的一些基本技巧和竅門：

溫度恒定

PEEK在波動或不穩(wěn)定的溫度下反應不佳。因此，強烈建議使用帶有加熱室的打印機，即使不是必需的。為了在3D打印PEEK時獲得最佳效果，請將3D打印機放在溫度變化最小的環(huán)境中，遠離太陽輻射和交通繁忙的區(qū)域。

注意斑點

有時，使用PEEK打印時可能會發(fā)現(xiàn)黑點。雖然這可能有多種不同的原因，但最常見的解釋是所用打印材料不純或3D打印機無法達到所需的溫度。

保持噴嘴清潔

打印過程完成后，應始終清潔噴嘴。應清除噴嘴中所有殘留材料，否則噴嘴可能會堵塞并最終導致斑點（如上所述）。

警惕結晶失敗

有時，使用PEEK材料打印時，可能會出現(xiàn)結晶不當?shù)那闆r。如果打印件的某些部分顏色發(fā)生變化，例如變成褐色而不是默認的米色，則可能表示結晶不當。這可能是由于打印過程中的溫度波動造成的。

將燈絲存放在干燥的地方

當您不使用PEEK進行3D打印時，應將材料存放在陰涼、干燥、黑暗的地方，直到再次使用。通過這樣做，您將保持材料的質量并確保獲得最佳效果。

編譯整理：all3dp