Materiali per la stampa 3D: cos'è il PEEK?
Produzione e caratteristiche del PEEK
Il PEEK è un membro della famiglia PAEK (poliarileterchetone), nota per le sue elevate proprietà termomeccaniche. Se guardiamo la piramide dei diversi polimeri del settore, il PEEK è al vertice della piramide, nella categoria dei polimeri ad alte prestazioni. La sua struttura molecolare è composta da un chetone e due eteri, composti organici della famiglia dei carbonili, con un doppio legame tra un atomo di carbonio e uno di ossigeno. Commercializzato per la prima volta alla fine degli anni '70, è stato subito adottato da settori come l'aeronautica o l'elettronica per le prestazioni che può offrire. Se osserviamo la sua struttura notiamo che è un polimero semicristallino, quindi quando si scioglie, le sue molecole si dispongono sotto l'effetto del calore, creando un certo ordine finché il materiale non si solidifica completamente. Ciò gli consente di mantenere le sue caratteristiche meccaniche anche all'aumentare della temperatura. Sebbene questa struttura semicristallina presenti numerosi vantaggi, va notato che nella produzione additiva comporta un processo di stampa più complesso: è un materiale altamente tecnico che richiede esperienza e il sistema appropriato.
Stampa 3D con PEEK
Nella stampa 3D, il processo di cristallizzazione del PEEK deve essere controllato poiché parte del materiale si cristallizzerà, modificando così la densità del materiale. Pertanto, è necessario mantenere livelli elevati di temperatura – estrusione, piastra di costruzione e camera – ed evitare fluttuazioni di temperatura. Per stampare il PEEK in 3D, avrai quindi bisogno di una stampante 3D con un estrusore che possa raggiungere i 400°C, una camera che possa essere riscaldata a 120°C e una piastra di costruzione che possa riscaldarsi fino a 230°C per garantire il corretto rilascio delle parti. alla fine e prevenire la deformazione. In termini di reazione chimica, il materiale cambia densità durante la stampa, quindi si contrae mentre si raffredda.
Nonostante il PEEK sia un materiale esigente, va anche detto che offre caratteristiche meccaniche e chimiche molto interessanti per diversi settori industriali. Infatti è molto resistente al calore e all’usura, ha un’elevata resistenza chimica, è sterilizzabile e possiede proprietà dielettriche. Il PEEK ha anche un elevato rapporto resistenza/peso e viene spesso utilizzato per sostituire alcuni metalli. Infine, il PEEK è resistente alla fiamma, il che lo rende un interessante materiale per la stampa 3D per settori come quello aerospaziale che hanno elevati vincoli di fuoco/fumo. Se dovessimo confrontarlo con altri materiali termoplastici ad alte prestazioni, il PEEK supera l’ULTEM in termini di resistenza meccanica.
Applicazioni
Questo materiale ad alte prestazioni è particolarmente interessante per il settore medico. Poiché è sterilizzabile e biocompatibile, può essere utilizzato per numerose applicazioni, inclusa la produzione di impianti su misura. Il PEEK, infatti, ha proprietà simili all’osso umano: un impianto stampato in 3D con PEEK potrebbe quindi favorire la ricostruzione dei tessuti attorno all’impianto, accelerando l’osteointegrazione. Pertanto, numerose aziende si sono rivolte alla stampa 3D di PEEK per progettare dispositivi medici personalizzati.
Anche l’aerospaziale e l’automotive sono mercati in cui la stampa 3D PEEK è comune. La produzione additiva consente la creazione di parti ad alte prestazioni, leggere, personalizzate e su richiesta: abbinata all’uso di un materiale ad alte prestazioni, è ancora più attraente. Il PEEK offrirà una maggiore resistenza all’usura e alla temperatura, ottimizzando al contempo il peso, un fattore chiave in tali aree. È così potente che parti di PEEK sono già state inviate nello spazio, ulteriore prova che questo materiale può soddisfare le esigenze anche dei settori più esigenti.
