فیلامنت های صنعتی PEEK چیست؟

فیلامنت PEEK چیست؟

شرکت بریتانیایی امپراتوری صنایع شیمیایی (ICI)، Polyetheretherketone (PEEK) را در دهه 1980 معرفی کرد. این ماده در شکل اصلی آن، نیمه بلوری ,پلیمر با خلوص بالا حاوی مونومرهای تکرارشونده دو گروه اتر و یک گروه کتون است.پلی‌اتراترکتون (Polyether etherketone) یا پیک (PEEK) یک بسپار حلقوی و نیمه‌بلوری است.PEEK در کنار PEK، PEEKK، PEKK یا PEKEKK به خانواده پلی­کتون پلیمرها (PAEK) تعلق دارد. با این حال از خویشاوندان خود به علت خواص برجسته و زمینه گسترده کاربرد، پیشی می­گیرد و آن را تبدیل به بیشترین ماده مصرفی در آن گروه خاص پلیمرها می­کند.

مزایای فیلامنت PEEK

• در برابر دماهای بالا تا 260 درجۀ سانتیگراد و همچنین سیالات خورنده،گازها و فشار بالا بسیار مقاوم است.
• در حلال های معمولی حل و هیدرولیز نمی شود،بنابراین می توانید با خیال راحت تحت فشار بالای آب یا بخار از آن استفاده کنید.
• با ترموپلاستیک های پرینت سه بعدی می توانید اشیاء سبک وزنی ایجاد کنید که محکم هستند. وزن مخصوص ذاتی PEEK (1.3 گرم بر سانتی متر مکعب) کمتر از نیمی از وزن مخصوص آلومینیوم و یک ششم وزن مخصوص فولاد است.
• حداقل ضایعات را ایجاد می کند. از آنجا که،در مقایسه با فلز AM، ترموپلاستیک پرینت سه بعدی به افزایش کارایی مواد کمک می کند و در توسعه محصول بسیار استفاده می شود. مواد ترموپلاستیک را می توان چندین بار ذوب کردبنابراین ضایعات تولیدی را می توان مجددا استفاده کرد.
• در استفاده از فیلامنت PEEK تطبیق پذیری شگفت انگیز پردازش اجازه می دهد تا هندسه های پیچیده را بدون مراحل پس از ماشین کاری فشرده، قالب گیری کنند.این موضوع به مهندسان کمک می کند تا عملکرد را بهبود بخشند و در عین حال هزینه کل سیستم را کاهش دهند.
• نرم‌شوندگی خودکار بالا و اصطکاک کم دارد.
• مقاومت فوق‌العاده ای در برابر خراش از خود نشان میدهد.
• ساییدگی بسیار کم و پایداری ابعادی خوبی دارد.
• قابلیت اشتعال کم و انتشار دود اندک حین احتراق دارد.
• خواص عایقی استثنایی دارد و مقاومت عالی در برابر استریلیزاسیون در دمای بالا از خود نشان میدهد.
• کاملاً زیست سازگار است.
• سازگار با مواد غذایی و مقاوم در برابر روغنها و چربیهای حیوانی می باشد.
• با ترکیب کردن PEEK با مواد کامپوزیتی مثل فیبر شیشه، گرافیت، مولیبدن دی­ سولفید و تقویت ­کننده ­های کربنی میتوان خواص مقاومتی آن را افزایش داد.
• PEEK یکی از معدود پلاستیک های سازگار برای کاربردهای درون خلأ محسوب می شود که همین امر آن را برای صنایع هوافضا، خودروسازی و شیمیایی مناسب می کند.

معایب فیلامنت های PEEK

• برای رسیدن به بهترین کیفیت چاپ،باید به دمای تقریبا ۳۶۰-۴۰۰ درجه سانتیگرادو حدود ۶۰ درجه سانتیگراد در محفظه چاپ، رسیده باشد.
• نیاز به اپراتور ماهر دارد.
• به پرینتر صنعتی دمابالا نیاز دارد.
• مقاومت کم در برابر کلرین/برمید، گوگرد غلیظ، اسیدهای نیتریک و همچنین کتئون ها و نیتروبنزن دارد. PEEK همچنین توسط هالوژن و سدیم مورد حمله قرار می گیرد و همین امر استفاده از آن در زمینه های خاص صنعتی را محدود می کند.
• فیلامنت PEEK دارای حساسیت رطوبت بسیار بالایی است و باید پیش از استفاده با دقت خشک و نگهداری شود.
• اگر گرما به دقت کنترل نشود،فیلامنت PEEK مستعد تاب برداشتن و انحراف ابعاد در حین چاپ است.
• این فیلامنت محدودیت رنگ داردو پیش فرض به رنگ بژ است (اگرچه سازندگان رنگهای آبی، مشکی یا سفید نیز تولید کرده اند یا با انجام فرایند انیلینگ (بازپخت) نیز معمولا رنگ بژ به سفید مات تغییر می کند)

برخی از دشواری های چاپ با PEEK مانند انقباض و تاب برداشتن را می توان با ترکیب مواد کامپوزیتی مانند تقویت کننده های فیبر شیشه، گرافیت یا فیبر کربن کاهش داد.بازپخت پس از چاپ نیز می تواند کیفیت قطعه را افزایش دهد.مقاومت کم در برابر نور ماوراءبنفش را می توان با افزودن لایه ای از رنگدانه حاوی ذرات دوده برطرف کرد. نسخه های پر شده با کربن پایداری بیشتری در برابر اشعه UV از خود نشان میدهند و می توانند در کاربردهای خاصی که به مقاومت بیشتری در برابر UV نیاز دارند، استفاده شوند.

بازپخت پرینت PEEK چیست و چرا به آن نیاز دارید؟

بازپخت یا انیلینگ (به انگلیسی: Annealing) علم متالوژی، یک شیوۀ پرداخت حرارتی و رایج برای پرداخت نهایی PEEK است که می تواند چگالی متریال را بهبود ببخشد. با این حال، علمای صنعت، دربارۀ اینکه آیا این فرایند برای تمام قطعات ضروری است و آیا اصلاً به بهبود خواص مکانیکی قطعه کمک می کند یا خیر، با هم اختلاف نظر دارند! این فرایند فقط در تولید افزایشی (3D Printing) استفاده نمی شود زیرا از PEEK در قالب گیری تزریقی نیز بهره می برند.

همانطور که اشاره کردیم، PEEK برای پردازش به دمای بالایی نیاز دارد محاسبۀ مقدار گرما و مدت زمان مورد نیاز هر قطعه (با توجه به هندسه مدل) چندان آسان نیست برای این کارمی توانید به دستورالعمل های سازندۀ چاپگر خود رجوع کنید اما در هر مورد حتماً باید کمی آزمون و خطا انجام دهید.برخی از سازندگان پرینتر می گویند که دستگاه هایشان در حین چاپ به دمای بالای کافی دست می یابند تا ماهیت شیمیایی PEEK را تغییر دهند، بنابراین بازپخت بعنوان فرانید پرداخت نهایی دیگر ضروری نخواهد بود.

یکی از کارکنان شرکت Solvay بنام الکساندر می گوید که بازپخت جنبۀ منفی نیز دارد. «اگر بازپخت را انجام دهید، قطعه در هنگام کریستالیزه شدن کوچک می شود،در نتیجه به مشکل تاب برداشتن یا ایجاد حفره دچار می شودکه می تواند منجر به لایه‌لایه شدگی شود. همۀ پلیمرها در هنگام تبلور منقبض می شوند،اما تفاوت بین تولید افزایشی و قالب گیری تزریقی این است که شما در قالب گیری تزریقی فشار معکوس وارد می کنیدکه فضاهای خالی را از بین می برد و می توانید انقباض را در طراحی به حساب بیاورید.» الکساندر خاطرنشان می کند که ترفندها و نکاتی برای از بین بردن مشکل تاب برداشتن و ایجاد حفره در تولید افزایشی وجود دارد، اما او بازپخت را توصیه نمی کند.

نکات قابل توجه حین کار با فیلامنت PEEK

• ثابت نگه داشتن دما در اتاقی که پرینتر سه بعدی قرار دارد.
• گاهی اوقات، ممکن است هنگام چاپ PEEK متوجه لکه های سیاه رنگ شوید. این امر می تواند دلایل مختلفی داشته باشد، اما رایج ترین آن ناخالصی متریال چاپی مورد استفاده است یا اینکه پرینتر در پردازش دمای مورد نیاز مشکل دارد.
• پس از اتمام فرایند چاپ همیشه باید نازل را تمیز کنید.
• گاهی اوقات، هنگام چاپ با متریال PEEK، تبلور نامناسب رخ می دهد. اگر رنگ قسمت هایی از چاپ متفاوت باشد، مثلاً تغییر رنگ پیش فرض بژ به رنگ قهوه‌ای، می تواند نشانگر تبلور نامناسب باشد. این امر می تواند ناشی از نوسان دما در طول فرایند چاپ باشد.
• بعد از کار با فیلامنت PEEK آن را در جای خشک قرار دهید.

فیلامنت PEEK به خاطر خواص مشابه الومینیوم و سبکی وزن در صنایع مختلف استفاده میشود که به اختصار به آن میپردازیم:

صنعت هوافضا

با توجه به  اینکه فیلامنت PEEK خواص عالی خود را حتی هنگام قرارگیری در دماهای بالا و سوخت­های پرفشار حفظ می­کند همچنین ضریب اصطکاک آن در برابر فلوئوروپلاستیک ­ها پایین است این ویژگی ها آن را برای پردازش در قطعات کوچک مناسب می­کند.این فیلامنت به علت مقاومت عالی در برابر فرسایش باران و همچنین انتشار دود کم در هنگام آتش سوزی کاربرد زیادی در قطعات داخلی و خارجی هواپیما دارد.همچنین استفاده از این فیلامنت باعث کاهش 70% وزن هواپیما میشودکه منجربه صرفه جویی قابل توجهی در مصرف سوخت میشود.

خودروسازی

فیلامنت PEEK به علت سبکی، درحال جایگزین شدن قطعات فلزی یا آلومینیومی فعال و متنوع مورد استفاده در جعبه دنده، ترمز و سیستم­ های تهویه هوا است. این می­تواند شامل واحدهای پیستون، درزها، واشرها یا یاتاقان ­ها می­شود که منجر به کاهش وزن و صدا می­شود.

الکتریکی

خواص الکتریکی PEEK باعث استفاده این فیلامنت برای عایق شده است.قطعات پلیمری PEEK با خواص حرارتی برجسته قادر به تحمل دماهای است که در عایق ­های سنتی ممکن است سوختگی رخ دهد. دوام در برابر دما، فشار باعث استفاده فیلامنت PEEK در میخ­های اتصال در تجهیزات کنترل محیط زیر دریا یا پمپ ­های آب با فشار بالا می­شود.این فیلامنت در دستگاههای موبایل نیز قابلیت مصرف دارد و باعث سبک شدن وزن موبایل با استفاده از این مواد برای ساخت غشای نازک برای اسپیکر یا ایرپاد شده است.

پزشکی

فیلامنت PEEK در بهداشت و درمان عموما شامل تجهیزات دندان­پزشکی، اندوسکوپ­ ها، دستگاه دیالیز و ارتوپدی کاربرد دارد این فیلامنت به علت سبک­تر بودن از آلومینیوم،اجازه سطح دقت جدیدی در اندام مصنوعی یا ایمپلنت که برای نیاز هر فرد به صورت خصوصی طراحی شده باشد را می­دهد. درحالی که این بخش نوپاست اما پتانسیل رشد بالایی دارد.فیلامنت PEEKدر دندان­پزشکی برای جانشینی دسته­ های فلزی روی سرنگ یا جعبه ­های ضدعفونی برای مجرای ریشه استفاده می­شود.قابلیت اتوکلاو پلیمر تا 3000 بار فیلامنت PEEK را برای استفاده در پزشکی مناسب میکند.

همانطور که درمطلب بالا گفته شد هر پرینتر سه بعدی به خاطر نیاز داشتن فیلامنت PEEK به دما و گرمای بالا نمی تواند فرایند چاپ این فیلامنت را انجام دهد. پرینتر دما بالای PEEK  از برند creatbot گزینه بسیار مناسبی برای استفاده های صنعتی بویژه استفاده از فیلامنت های PEEK است.

CreatBot بیش از سه سال تجربه در تولید پرینترهای سه بعدی PEEK دارد و دارای تجربه شناسایی مواد، برای مواد مختلف با کارایی بالا مانند PEEK، Ultem نیز هست. دفتر مرکزی این شرکت در شهر ژنگژو، استان هنان، چین واقع شده است که چندین تاسیسات تولیدی و تحقیقاتی دارند که به بالاترین استانداردهای طراحی و کیفیت تولید اختصاص داده شده است. امروزه چاپگرهای سه بعدی CreatBot توسط رهبران صنعت، مانند گروه فولکس واگن، ناسا، ایرباس، بوش، TE Connectivity، دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه آکسفورد، دانشکده پزشکی دانشگاه جان هاپکینز، دانشگاه هوانوردی و فضانوردی چین و تعدادی از واحدهای تحقیقات علمی محرمانه در چین پشتیبانی و تایید میشود.این پرینتر باکیفیت صنعتی را میتوانید با گارانتی طلایی از آذرین تهیه نمایید.

برای اطلاعات بیشتر روی عکس زیر کلیک کنیدو اطلاعات کامل پرینتر صنعتی دما بالای کریتبات را مشاهده کنید.