3D 프린팅의 PAEK 필라멘트

3D 프린팅의 세계에서 FDM/FFF는 몇 년 동안 PAEK(폴리아릴에테르케톤 또는 폴리아릴 에테르 케톤) 제품군 중에서 가장 눈에 띄는 소재 제품군이었습니다. 이 등급에 속하는 재료는 높은 기계적 저항값을 유지하면서 고온(약 200ºC)에 견디는 반결정성 플라스틱입니다.

PAEK 제품군에는 PEEK, PEKK 및 PEI(ULTEM 1010 및 ULTEM 9085)가 있습니다. 이들은 모두 높은 기계적 강도, 내화학성 및 높은 가연성 온도를 가지고 있습니다.

PEEK 필라멘트(PolyEtherEtherKetone)

PEEK(PolyEtherEtherKetone)는 세 가지 재료 중 가장 결정성이 높습니다. 이것은 탄소 섬유와의 합금을 고려하지 않고 모든 기계적 강도 값이 가장 높다는 것을 나타냅니다. 그러나 이것은 고체 상태에서 분자가 3차원 공간에서 반복적인 배열 패턴을 따르기 때문에 용융 시 더 불안정하다는 문제가 있습니다. 이는 고급 3D 프린터를 사용하는 전문 사용자도 3D 프린팅에서 PEEK 필라멘트를 사용하는 데 어려움이 있음을 의미합니다.

PEKK 필라멘트(PolyEtherKetoneKetone)

PEKK(PolyEtherKetoneKetone)는 반결정 구조(PEEK보다 결정성이 낮음)를 가집니다. 이러한 유형의 구조는 재료에 두 개의 명확하게 정의된 영역, 즉 비정질 영역과 결정 영역이 있을 때 나타납니다. 이 구조적 조건은 유사한 저항 값을 유지하고 PEEK보다 훨씬 더 높은 인쇄 용이성을 증가시킵니다(낮은 결정화 속도).

PEKK는 최대 80% 더 높은 압축 저항에서 PEEK보다 우수합니다. 또한 이러한 유형의 필라멘트는 할로겐 탄화수소(벤젠), 자동차 유체(냉각수), 알코올 및 수용액(해수)과 같은 엄청난 양의 유체에 대한 내화학성을 가지고 있습니다.

PEKK 적용

PEKK의 사용은 의학에서 군사 응용 프로그램에 이르기까지 매우 광범위합니다. 그것의 잠재력은 NASA조차도 우주 공간에서 만드는 3D 프린트에서 이 재료를 사용할 정도입니다. 의학 분야에서 일부 개발 센터는 무릎, 고관절 및 기타 유형의 기능성 임플란트를 만들어 환자에게 큰 성공을 거두었습니다. 모든 장점의 결합은 적의 랜턴에서 방출되는 빛에 발각되지 않도록 가볍고 저항력이 있으며 반사 방지 군용 헬멧을 개발하는 데 도움이 되었습니다. 마지막으로 대형 항공 회사는 PEKK를 사용하여 항공기의 기능 부품을 만듭니다.

PEI 필라멘트(ULTEM 1010 및 ULTEM 9085)

PEI(ULTEM 1010 및 ULTEM 9085) 는 PAEK 제품군 내에서 가장 많이 수정된 소재이며, 심지어 해당 분야의 전문가가 수지로 지정하기도 합니다. 이 재료의 내열성은 3D 프린팅 FDM/FFF 분야에서 가장 높은 것 중 하나이며, 유리 전이 온도는 215ºC이고 최대 작동 온도는 200ºC의 0.45MPa 압력에서 일정합니다.

PEI의 장점은 이러한 온도에서 기계적 특성이 거의 변하지 않는다는 것입니다. 3D FDM/FFF 프린팅의 기존 소재 대부분으로는 상상할 수 없는 높은 치수 안정성으로 온도를 높여도 구조적 형태를 유지하기 때문입니다.

PEI 적용

ULTEM 1010은 일반적으로 단기 사출 성형 도구, 탄소 섬유 라미네이션 도구 및 고압 및 온도 값(오토클레이브)에 노출되는 기타 유형의 금형을 만드는 데 사용됩니다. 이러한 유형의 고강도 금형에는 고무와 같은 플라스틱의 가황 공정에 사용되는 금형이 있습니다. PEI ULTEM 1010 덕분에 금형을 현재의 강철 금형보다 빠르고 쉽고 저렴하게 만들 수 있습니다. 한편, ULTEM 9085는 항공 산업의 계시 자료입니다. 내열성, 내화학성, 파손 저항성 및 고성능 덕분에 이 소재는 항공우주 산업 및 인증서 규제 기관에서 요구하는 가장 엄격한 테스트 및 추적 기준을 충족할 수 있습니다.

PEKK 필라멘트 PEKK CF 필라멘트 필라멘토 PEI PEI CF 필라멘트

재료 개선의 지속적인 혁신

French Nanovia와 같은 대형 필라멘트 제조업체는 탄소 섬유로 PEKK와 PEI(ULTEM 1010)를 모두 개선하여 시장에 혁명을 일으켰습니다. 탄소 섬유는 이러한 재료에 더 낮은 녹는점, 더 느린 결정화를 제공하고 높은 결정화 온도(Tg=160ºC)를 유지하는 의사 비정질 재료로, 이는 인쇄 용이성을 증가시킵니다. 게다가, 이 조합은 구조적 안정성을 향상시켜 기계적 특성을 향상시킵니다. 위의 모든 경우 PEKK CF 및 PEI CF는 3D 프린팅 FDM/FFF 내에서 가장 강력하고 사용하기 쉬운 재료 범주에 속합니다. 또한 이 두 재료는 일반적으로 엔지니어링 산업에서 가장 많이 사용되는 열가소성 수지(폴리술폰, 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리케톤)와 경쟁합니다.

이미지 2:PEI CF. 출처:Nanovia

PAEK 재료 사용 요건

마지막으로 이러한 고급 재료의 사용은 고급 기술 3D 프린터를 사용하는 숙련된 사용자를 위한 것임을 언급해야 합니다. 3D FDM/FFF 프린터가 이러한 재료를 사용해야 하는 최소 요구 사항은 압출기 온도 370-400ºC, 기본 온도 150ºC 이상, 챔버 온도 80ºC 이상입니다. 이러한 값은 이러한 재료의 서로 다른 온도에서 공기 영역과 접촉하는 구조적 변형의 민감도로 인해 필요합니다.

최종 결론은 PAEK 계열에 속하는 모든 재료(PEEK, PEKK, PEI, PEKK CF, PEI CF)가 높은 가연성 온도, 내화학성, 기계적 저항성 및 우수한 강도 덕분에 산업용으로 최고라는 것입니다. /무게 비율.