Polyetheretherketone (PEEK): Panduan Aplikasi Berkinerja Tinggi

PEEK pertama kali dikonsepsi pada tahun 1978 — relatif baru menurut standar manufaktur — sebagai material tahan suhu tinggi untuk isolasi kabel. Selama 50 tahun terakhir, PERKHAS berkembang menjadi salah satu material yang paling banyak digunakan untuk aplikasi berkinerja tinggi.

Faktanya, PEEK adalah salah satu polyaryletherketones (atau PAEKs) yang paling banyak diproduksi untuk produksi volumenya besar. Untuk memanfaatkan material serbaguna dan adaptif ini sebaik mungkin, insinyur dan tim produk harus mempelajari properti, karakteristik, dan keterbatasan PEEK.

Apa itu PEEK?

PEEK adalah polimer yang dibuat melalui polimerisasi bertingkat, di mana rantai polimer menggandanya dengan setiap langkah polimerisasi. Material ini memiliki resistensi listrik luar biasa bersama dengan resistensi panas, resistensi aus, dan resistensi kelelahan. PEEK juga tahan terhadap creep, yang berarti akan mempertahankan bentuknya di lingkungan yang keras dan suhu tinggi, dan ketika diletakkan di bawah stres mekanis. Selain tahan, PEEK ringan dan mudah diproduksi.

Karena PEEK fisik ringan namun sangat tahan terhadap bahan korosif, cocok untuk berbagai metode manufaktur. PEEK dapat diproses menggunakan cetak injeksi atau manufaktur aditif, di mana titik leleh tinggi memungkinkan feed dan kecepatan yang lebih cepat. PEEK juga dapat diproduksi melalui pemesinan CNC. Di seluruh metode manufaktur, PEEK menawarkan repeatabilitas dan akurasi komponen-ke-komponen dan dapat menghasilkan bagian dengan toleransi ketat.

PEEK murni yang tidak diisi cukup awat sendiri, tetapi PEEK juga sering diuat dengan serat karbon atau kaca untuk menjadi kurang rapuh. PEEK yang diisi kaca menawarkan lebih banyak kekakuan daripada PEEK yang tidak diisi dan sering digunakan di industri minyak dan gas untuk mencegah reaksi buruk terhadap uap, kimia, dan suhu tinggi.

Salah satu kerugian PEEK yang diisi kaca adalah kecenderungannya untuk mengaus bagian pasangan. PEEK yang diisi karbon memiliki kekuatan tekan yang meningkat, yang secara dramatis menurunkan tingkat ekspansinya dan mendukung resistensi aus dan kemampuan beban yang lebih baik. PEEK yang diisi karbon juga memiliki konduktivitas termal yang lebih tinggi, meningkatkan umur pakai dan performa bagian.

Properti dan Spesifikasi Mekanikal PEEK

PEEK dikembangkan sebagai plastik tahan panas tinggi dan hanya meleleh pada suhu yang sangat tinggi. PEEK juga melepaskan asap dan emisi gas beracun yang sangat rendah saat diekspos pada api, mengurangi bahaya di dekat nyala atau panas ekstrim. Ini membuat PEEK pilihan yang sangat baik untuk metode manufaktur yang memerlukan pemanasan dan pelelehan, seperti cetak injeksi.

Beberapa spesifikasi mekanikal lainnya untuk PEEK murni yang tidak diisi meliputi:

• Kekuatan tarik: 14.000 psi
• Modulus tarik: 590.000 psi
• Serapan air: 0,50% selama 24 jam
• Titik leleh: 343°C (hampir 650°F)
• Peringkat kebakaran UL 94 V-0: (tebal 0,059 inci)

PEEK juga sangat tahan kimia dan tahan abrasi, dan dapat mempertahankan bentuknya selama paparan berkelanjutan terhadap air panas atau uap. PEEK juga tahan terhadap biodegradasi dan dapat bertahan di kondisi alam yang ekstrim, seperti lingkungan dan suhu intens.

Pertimbangan Utama untuk Manufaktur dengan PEEK

PEEK adalah material yang sangat adaptif, tetapi ada beberapa pertimbangan rekayasa yang harus diingat untuk memastikan hasil terbaik. Misalnya, meskipun PEEK sangat tahan panas, tidak mendistribusikan panas dengan baik dan harus didinginkan selama pemesinan untuk mencegah pecahan atau deformasi. Ini dapat dicapai dengan menggunakan cairan pendingin standar, tetapi melakukannya dapat mempengaruhi kompatibilitas biologis. Dalam kasus di mana produk PEEK memerlukan kontak langsung dengan manusia, udara bertekanan adalah alternatif yang lebih baik untuk pendingin PEEK.

Suhu cetakan 160°C hingga 190°C (320°F hingga 374°F) disarankan saat menggunakan PEEK, karena ini akan membantu meminimalkan pengecoran dan menghasilkan kristalisasi optimal. saat menggunakan PEEK untuk manufaktur aditif, suhu nozel pencetakan harus 360°C hingga 400°C (680°F hingga 752°F) dengan kas panas 120°C (248°F).

Pertimbangan lain meliputi:

• Elongasi rendah: Karena PEEK memiliki elongasi lebih rendah daripada plastik lain, dapat retak jika Anda bor di dalamnya dalam-dalam. Penanganan khusus sering diperlukan untuk meminimalkan retakan panas dan kerusakan stres internal lainnya.

• Rentan terhadap pecahan: Anneling juga diperlukan saat menggunakan PEEK. Proses ini membantu mengurangi kemungkinan retakan permukaan stres dan deformasi, yang PEEK rentan selama pemesinan. Bergantung pada seberapa banyak PEEK yang akan diproses, beberapa tahap annealing mungkin diperlukan.
• Pilihan alat: Biasanya, Anda dapat memproses PEEK dengan alat potong karbida silikon. Alat berlian mungkin diperlukan saat menggunakan PEEK yang diisi karbon atau saat mencoba mencapai toleransi ketat. Selain itu, pastikan alat potong Anda sebelumnya tidak digunakan pada logam untuk menghindari kontaminasi.

Aplikasi Populer PEEK

Ada tiga industri utama yang menggunakan komponen PEEK — sektor industri, sektor kesehatan, dan industri makanan dan minuman.

Aplikasi Industri

PEEK grade industri secara alami murni dan mendukung stabilitas mekanis dan kimia yang tinggi. Ini meminimalkan kontaminasi dan memaksimalkan upaya keselamatan untuk aplikasi kimia dan energi, serta untuk komponen di industri otomotif, penerbangan ruang angkasa, dan elektronik. PEEK bahkan dapat melampaui logam, seperti baja tahan karat, ketika datang ke roda dan pompa industri.

Aplikasi Medis

PEEK dapat menciptakan komponen untuk industri kesehatan seperti alat orthopedic dan alat fusi tulang belakang. PEEK juga dapat digunakan untuk implan gigi, penutup penyembuhan, dan lebih banyak lagi saat diproduksi dengan metode kompatibel biologis.

Aplikasi Makanan dan Minuman

PEEK baru saja disetujui oleh U.S. Food and Drug Administration (FDA) untuk kontak manusia yang aman saat disiapkan dengan benar. Sekarang, PEEK sedang menemukan jalannya ke industri makanan dan minuman untuk digunakan dalam komponen seperti peralatan memasak, dispenser dan nozel minuman, dan aplikasi pemrosesan.

Mengapa Memilih PEEK?

PEEK dapat diproses leleh tanpa menghasilkan gas korosif, membuatnya sangat aman dan efektif untuk digunakan dengan cetak injeksi dan manufaktur aditif. Titik leleh tinggi PEEK juga membukanya untuk kemungkinan pemesinan CNC, di mana alat yang bergerak cepat dapat memotong PEEK tanpa menyebabkan pelelehan.

Manufaktur PEEK menggunakan salah satu metode ini menghasilkan performa mekanis yang baik dan konsistensi antar bagian. PEEK juga dapat mendukung desain dan geometri kompleks dengan manufaktur aditif — faktanya, PEEK menawarkan kekuatan tarik dan modulus tarik yang jauh lebih tinggi daripada polyethersulfone (PES), kompetitor material utama.

PEEK lebih tahan panas daripada PES dan polifenilena sulfida (PPS), material lain yang sering ditukarkan oleh tim produk untuk PEEK. Meskipun PES dapat digunakan hingga 220ºC dan PPS dapat bertahan penggunaan berkelanjutan hingga 250ºC, PEEK bahkan belum mulai meleleh pada suhu ini. PEEK menawarkan ketahanan air dan kimia yang serupa dengan PPS sambil memiliki kontrol suhu yang ditingkatkan, menghasilkan keunggulan total di seluruh aplikasi panas tinggi.

Memulai dengan PEEK

PEEK adalah polimer yang relatif baru yang menawarkan resistensi panas, resistensi listrik, dan resistensi korosi yang luar biasa. Serta daya tahannya, PEEK ringan dan sangat mudah diproses, memungkinkan produksi yang akurat dan konsisten bahkan saat menggunakan toleransi ketat. Tim produk harus melakukan riset sendiri untuk menentukan apakah PEEK adalah material yang tepat untuk bagian tertentu, tetapi membuat keputusan ini jauh lebih sederhana dengan bantuan produsen terpercaya.

Di Fast Radius, kami berdedikasi untuk membantu Anda mencapai tujuan manufaktur Anda. Tim manufaktur ahli kami memiliki pengalaman dengan berbagai jenis material dan metode manufaktur. Jika Anda pikir PEEK adalah material yang tepat untuk proyek mendatang Anda, kami akan memandu Anda melalui seluruh proses manufaktur dari pemilihan material hingga peluncuran. Hubungi kami hari ini.

Lihat pusat sumber daya Fast Radius untuk mengakses lebih banyak halaman Kenali Material Anda, termasuk perbandingan material.

Siap membuat bagian Anda dengan Fast Radius?