Filamen PAEK dalam pencetakan 3D

Dalam dunia pencetakan 3D FDM/FFF selama beberapa tahun telah menjadi keluarga bahan yang jelas menonjol di atas segalanya, keluarga PAEK (polyaryletherketone atau polyaryl ether ketone). Bahan yang termasuk dalam kelas ini adalah plastik semi-kristal, yang tahan suhu tinggi (mendekati 200 ºC) mempertahankan nilai ketahanan mekanis yang tinggi.

Dalam keluarga PAEK ada  PEEK,  PEKK dan  PEI (ULTEM 1010 dan ULTEM 9085). Semua ini memiliki kekuatan mekanik yang tinggi, ketahanan terhadap bahan kimia, dan suhu mudah terbakar yang tinggi.

filamen MENGINTIP (PolyEtherEtherKetone)

PEEK (PolyEtherEtherKetone) adalah yang paling kristal dari ketiga bahan tersebut. Ini menunjukkan bahwa ia memiliki nilai kekuatan mekanik tertinggi dari semuanya (tanpa memperhitungkan paduan dengan serat karbon). Namun hal ini menimbulkan masalah, karena molekul-molekul mengikuti pola keteraturan berulang dalam tiga dimensi ruang dalam keadaan padat, lebih tidak stabil pada saat melebur. Hal ini menyiratkan kesulitan yang tinggi dalam menggunakan filamen PEEK dalam pencetakan 3D, bahkan untuk pengguna ahli dengan printer 3D lanjutan.

filamen PEKK (PolyEtherKetoneKetone)

PEKK (PolyEtherKetoneKetone) memiliki struktur semikristalin (kurang sekristalin PEEK). Jenis struktur ini muncul ketika suatu material memiliki dua daerah yang jelas, amorf dan kristal. Kondisi struktural ini menawarkan peningkatan kemudahan pencetakan (tingkat kristalisasi yang lebih rendah) dengan mempertahankan nilai resistansi yang sama dan bahkan lebih tinggi daripada PEEK.

PEKK menonjol di atas PEEK dalam ketahanannya terhadap kompresi, hingga 80 % lebih tinggi. Selain itu, jenis filamen ini memiliki ketahanan kimia terhadap sejumlah besar cairan:hidrokarbon halogen (benzena), cairan otomotif (pendingin), alkohol, dan larutan encer (air laut).

Aplikasi dari PEKK

Penggunaan PEKK sangat luas, mulai dari kedokteran hingga aplikasi militer. Potensinya bahkan NASA menggunakan bahan ini dalam cetakan 3D yang dibuatnya di luar angkasa. Dalam kedokteran, beberapa pusat pengembangan telah menciptakan lutut, pinggul, dan jenis implan fungsional lainnya dengan sukses besar pada pasien mereka. Penyatuan semua kelebihannya telah membantu pengembangan helm militer yang ringan, tahan dan anti-reflektif agar tidak ketahuan oleh cahaya yang dipancarkan oleh lentera musuh. Terakhir, perusahaan penerbangan besar menggunakan PEKK untuk membuat benda fungsional untuk pesawat mereka.

Filamen PEI (ULTEM 1010 dan ULTEM 9085)

PEI (ULTEM 1010 dan ULTEM 9085) adalah bahan yang paling banyak dimodifikasi dalam keluarga PAEK, bahkan disebut sebagai resin oleh para ahli di bidangnya. Ketahanan termal bahan ini adalah salah satu yang tertinggi di bidang pencetakan 3D FDM/FFF, memiliki suhu transisi kaca 215 ºC dan suhu kerja konstan maksimum dengan tekanan 0,45 MPa 200 ºC

Keuntungan dari PEI adalah bahwa pada suhu tersebut sifat mekanik hampir tidak berubah. Hal ini karena stabilitas dimensinya yang besar mempertahankan bentuk struktural bahkan saat suhu dinaikkan, sesuatu yang tidak terpikirkan oleh sebagian besar bahan yang ada dalam pencetakan FDM/FFF 3D.

Penerapan PEI

ULTEM 1010 biasanya digunakan untuk membuat alat cetak injeksi siklus pendek, alat laminasi serat karbon, dan jenis cetakan lainnya yang tunduk pada nilai tekanan dan suhu tinggi (Autoclave). Dalam jenis cetakan berkekuatan tinggi ini digunakan untuk proses vulkanisasi plastik, seperti karet. Berkat PEI ULTEM 1010 cetakan dapat dibuat lebih cepat, lebih mudah dan lebih murah daripada cetakan baja saat ini. Di sisi lain, ULTEM 9085 adalah bahan penemuan industri aeronautika. Ketahanan termal, ketahanan bahan kimia, ketahanan terhadap kerusakan, dan kinerja tinggi memungkinkan bahan ini memenuhi kriteria pengujian dan penelusuran paling ketat yang diperlukan oleh industri kedirgantaraan dan badan pengatur sertifikat.

Filamen PEKK Filamen PEKK CF Filamento PEI Filamen PEI CF

Inovasi berkelanjutan dalam peningkatan material

Pabrikan filamen besar seperti French Nanovia telah merevolusi pasar dengan meningkatkan PEKK dan PEI (ULTEM 1010) dengan serat karbon. Serat karbon adalah bahan pseudo-amorf yang menawarkan bahan ini titik leleh yang lebih rendah, kristalisasi yang lebih lambat dan mempertahankan suhu kristalisasi yang tinggi (Tg=160 ºC), ini berarti peningkatan kemudahan pencetakan. Selain itu, penyatuan ini juga meningkatkan stabilitas struktural, meningkatkan sifat mekanik. Untuk semua hal di atas, PEKK CF dan PEI CF mendapat tempat dalam kategori bahan yang paling kuat dan mudah digunakan dalam pencetakan 3D FDM/FFF. Selain itu, kedua bahan ini pada tingkat umum bersaing dengan termoplastik yang paling banyak digunakan dalam industri teknik (polisulfon, polifenilena sulfida, dan poliketon).

Gambar 2:PEI CF. Sumber:Nanovia

Persyaratan penggunaan Materi PAEK

Terakhir, kami harus menyebutkan bahwa penggunaan material canggih ini adalah untuk pengguna berpengalaman dengan printer 3D berteknologi canggih. Persyaratan minimum yang harus dimiliki printer 3D FDM/FFF untuk menggunakan bahan-bahan ini adalah:Suhu ekstruder 370-400 ºC, suhu dasar lebih tinggi dari 150ºC, suhu ruang lebih tinggi dari 80 ºC. Nilai-nilai ini diperlukan karena kepekaan deformasi struktural yang bersentuhan dengan zona udara pada suhu berbeda dari bahan-bahan ini.

Kesimpulan akhir adalah bahwa semua bahan milik keluarga PAEK (PEEK, PEKK, PEI, PEKK CF, PEI CF) berada di puncak penggunaan industri berkat suhu mudah terbakar yang tinggi, ketahanan kimianya, ketahanan mekanisnya, dan kekuatannya yang baik. /rasio berat.