Filamento PEI CF Ultem 1010

Il PEI CF (JNM 0803) è considerato un termoplastico avanzato dell'ingegneria che ha legami eteri e gruppi imide nella sua catena di polimeri mescolati con fibra di carbonio. La fibra di carbonio è un materiale pseudo-amorfo che offre al PEI un punto di fusione più basso, una cristallizzazione più lenta e mantiene alta la temperatura di cristallizzazione (Tg= 180ºC). Questa unione potenzia anche la stabilità strutturale, migliorando le proprietà meccaniche e di stampa. Per questo motivo il PEI CF si è guadagnato un posto tra i due materiali più potenti e facili da utilizzare nella stampa 3D FDM/FFF. Inoltre, questo materiale concorre a livello generale con i termoplastici più utilizzati nell'industria dell'ingegneria (polisulfoni, polifenileni solforati e policetoni).

Approfittando della grande esperienza e dei molti anni di ricerca, il grande produttore francese Nanovia ha ottenuto il PEI CF JNM 0803. Il JMN 0803 si comporta in modo stabile in tutti i contesti, consentendone l'utilizzo in una stampante 3D FDM. Di seguito è mostrata la struttura molecolare del JNM 0803.

Immagine 1: PEI CF JNM 0803. Fonte: Nanovia

Il filamento PEI CF Ultem 1010 presenta tutte le qualità che un materiale avanzato richiede. La resistenza termica è una delle più alte sul mercato, avendo una temperatura di rammollimento Vicat (A50) superiore a 215ºC e una temperatura massima di lavoro costante con una pressione di 0,45 MPa di oltre 200ºC. Il principale vantaggio, rispetto ad altri materiali (NylonStrong), è che a queste temperature le proprietà meccaniche cambiano appena. Ciò è dovuto alla sua grande stabilità dimensionale, migliorata grazie alla fibra di carbonio, che mantiene la forma strutturale anche alzando la temperatura, qualcosa impensabile con la maggior parte dei materiali presenti nella stampa 3D FDM/FFF. Queste qualità sono utilizzate per realizzare stampi per iniezione a ciclo breve, stampi per laminazione di fibra di carbonio e altri tipi di stampi che sono sottoposti a valori elevati di pressione e temperatura (Autoclave). Tra questi stampi ad alta resistenza ci sono quelli utilizzati per il processo di vulcanizzazione delle materie plastiche, come la gomma. Grazie al PEI CF Ultem 1010 è possibile realizzare stampi in modo più veloce, semplice e economico rispetto agli attuali stampi in acciaio.

Un'altra caratteristica degna di nota è la resistenza chimica che questo materiale ha a una lunga lista di fluidi: idrocarburi alogeni (benzene), fluidi automobilistici (liquido refrigerante), alcol e soluzioni acquose (acqua di mare). Questa caratteristica, insieme alla sua bassa densità (1,26 g/cm3) e alla sua natura ignifuga, fa sì che il PEI CF Ultem 1010 sia un materiale molto comune per realizzare parti finali di motori nel settore dell'aeronautica e automobilistico attraverso cui passano liquidi, oli e gas.

Immagine 2: Applicazione nei motori a combustione. Fonte: Nanovia

Un altro aspetto molto importante nella fabbricazione di pezzi per l'ingegneria è che non interferiscano né producano deviazioni di corrente elettrica. Il PEI CF Ultem 1010 presenta una grande stabilità dielettrica (resistenza a diventare conduttivo di un materiale isolante dall'elettricità) consentendo la produzione di pezzi isolanti per circuiti elettronici o gusci per prese elettriche. In particolare, l'applicazione di questo materiale nei circuiti elettronici è ideale per garantire il funzionamento, poiché il PEI CF Ultem 1010 è un materiale con una grande capacità di dissipazione del calore e della frequenza.

Nella sezione delle proprietà meccaniche il PEI CF Ultem 1010 si distingue per aver raggruppato alti valori di resistenza in tutti i campi. Il Modulo di Young (Modulo di trazione) del PEI CF Ultem 1010 (4685 MPa) è superiore a quello dei materiali tecnici della stampa 3D di oltre il 45 %; Nylon-Fibra di Carbonio CF15 (500 MPa), PC-Max (2048 MPa), Nylon PolyMide COPA (2223 MPa). Il Modulo di Flessione del PEI CF Ultem 1010 è di 4950 MPa, superando con grande chiarezza tutti i materiali convenzionali e tecnici della stampa 3D; Nylon PolyMide COPA (1667 MPa), ABS Premium (2000 MPa), PC-Max (2044 MPa). Le altre proprietà meccaniche possono essere consultate nella scheda tecnica del PEI CF Ultem 1010 disponibile nella sezione download.