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Essentium PEEK

Ref.: ESS-PEEK-NAT-175-750

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Essentium è un produttore di stampanti 3D FDM rivolte al settore professionale e industriale. Si distingue dagli altri produttori di materiali per lo sviluppo di filamenti con caratteristiche molto specifiche, ideali per applicazioni impegnative nei settori dell'automotive e dell'aerospaziale, tra gli altri.

La produzione di parti stampate in 3D per applicazioni impegnative richiede l'utilizzo di materiali con proprietà avanzate, sia dal punto di vista meccanico, termico o della resistenza chimica. Per questo tipo di applicazioni ad alte prestazioni, Essentium ha sviluppato una serie di filamenti di grado industriale appartenenti alla famiglia PAEK.

I materiali classificati come PAEK sono plastici semicristallini, mentre altri polimeri impiegati nella stampa 3D FDM sono amorfi. Questo è definito dalla microstruttura del materiale e ha una relazione diretta con alcune proprietà dello stesso. Nel caso dei plastici semicristallini, solitamente presentano una resistenza chimica superiore agli amorfi a causa della loro struttura interna ordinata.

Video 1: Guida ai materiali di Essentium: Amorfi vs Semicristallini. Fonte: Essentium.

Il filamento PEEK di Essentium è un materiale avanzato per stampa 3D FDM. Questo filamento è il materiale ad alte prestazioni all'interno della gamma di prodotti di Essentium.

Il PEEK (PolyEtherEtherKetone) è la plastica più cristallina all'interno della famiglia PAEK. Ciò indica che ha i valori di resistenza meccanica più elevati di tutti. Il filamento PEEK si distingue anche per la sua alta resistenza chimica e alta temperatura di infiammabilità. Infatti, questo materiale è intrinsecamente resistente al fuoco. Inoltre, questo materiale è praticamente impermeabile all'umidità.

Video 2: Guida ai materiali di Essentium: Il PEEK. Fonte: Essentium.

Il filamento PEEK è stato sviluppato da Essentium in collaborazione con Lehmann & Voss and Company con l'obiettivo di raggiungere una formula di polietereterecetone ottimizzata per ottenere i migliori risultati nella stampa 3D. La loro formula brevettata cristallizza per un periodo più lungo e con meno tensioni residue rispetto ad altri filamenti PEEK standard, ottenendo una grande uniformità e risultati di alta qualità nella stampa 3D. Per questo motivo, il filamento PEEK di Essentium è la scelta migliore per applicazioni con tolleranze strette, dove si desidera il massimo legame tra strati o per stampare parti con geometrie dove il rapporto d'aspetto è importante.

Grazie alle sue proprietà avanzate, questo filamento è estremamente utile in settori come quello biomedico (non impiantabile), militare o aerospaziale. In quest'ultimo, si evidenziano possibili applicazioni come la produzione di pezzi di ricambio per componenti in alluminio di motori, cuscinetti o valvole, così come per creare condotti leggeri che isolano e proteggono cavi in fibra ottica o sistemi elettrici che passano all'interno degli aerei.

Applicazioni nel settore aerospaziale.

Immagine 1: Applicazioni nel settore aerospaziale del PEEK di Essentium. Fonte: Essentium.

Nel lavoro con PEEK e altri filamenti della famiglia PAEK, si deve tenere conto che sono materiali che presentano elevate difficoltà durante il processo di stampa 3D e che richiedono l'uso di attrezzature industriali con determinate caratteristiche.

I requisiti minimi che una stampante 3D FDM/FFF deve avere per utilizzare questi materiali sono: Temperatura dell'estrusore 370-400 °C, temperatura del piano superiore a 150 °C, camera riscaldata con temperatura superiore a 80 °C. Questi valori sono necessari a causa della sensibilità alla deformazione strutturale a contatto con zone d'aria a temperature diverse di questi materiali. Per ulteriori informazioni sulle proprietà di questo materiale o sulle raccomandazioni d'uso, è possibile consultare le sezioni Suggerimenti per l'uso o Specifiche del prodotto.

Senza dubbio, lo sviluppo di materiali per stampa 3D FDM come il PEEK di Essentium è un grande passo avanti e consente agli utenti professionali di produrre parti ad alte prestazioni per applicazioni impegnative direttamente dalle proprie strutture, con il risparmio di tempo e costi che ciò comporta.

Informazioni generali
Materiale	PEEK/PEKK
Formato	750 g
Densità	1.31 g/cm³
Diametro del filamento	1.75 mm
Tolleranza del filamento	- mm
Lunghezza filamento	± 238 m

Proprietà di stampa
Temperatura di stampa	230 - 250 ºC
Temperatura della base/letto	50 - 80 ºC
Temperatura della camera	✗
Ventaglio di strati	0 - 20 %
Velocità di stampa consigliata	20 - 50 mm/s

Proprietà meccaniche
Allungamento a rottura	(ISO 37) XY 15 % / 45/45 9 %
Resistenza alla trazione	(ISO 37) XY 92 MPa / 45/45 82 MPa
Modulo di trazione	(ISO 37) XY 3250 MPa / 45/45 3000 MPa
Resistenza alla flessione	- MPa
Modulo di flessione	- MPa
Durezza superficiale	-

Proprietà termiche
Temperatura di ammorbidimento	250 ºC

Proprietà specifiche
Trasparenza	-
Classificazione di infiammabilità	UL 94 V-0
Resistenza chimica	✓

Altre
HS Code	3916.9
Diametro bobina (esterno)	- mm
Diametro bobina (interno)	- mm
Larghezza bobina	- mm

Per utilizzare il filamento PEEK è necessaria una grande esperienza nel settore della stampa 3D e una stampante 3D qualificata per questo scopo. Si consiglia di utilizzare stampanti 3D industriali, che soddisfano tutti i requisiti e sono ottimizzate per lavorare con questo tipo di filamenti.

Quando si lavora con questo materiale, si consiglia di utilizzare una temperatura di stampa compresa tra 380 e 440 ºC, una temperatura del piano di oltre 100 ºC e una camera riscaldata, a una temperatura di circa 140 ºC.

La velocità di stampa raccomandata è compresa tra 30 e 50 mm/s, ed è consigliabile utilizzare una velocità di stampa inferiore per il primo strato (tra 15 e 25 mm/s). Non è necessario utilizzare il ventilatore di raffreddamento, anche se può essere utilizzato fino al 20%.

Per garantire una buona adesione al piano di stampa ed evitare l'effetto warping, si consiglia di utilizzare Nano Polymer Adhesive.

Processo di ricottura

Per ottenere le proprietà ottimali del pezzo, si consiglia di seguire il seguente processo di ricottura:

Asciugare i pezzi a 120 ºC per 2-4 ore.
Aumentare la temperatura a 200 ºC e mantenere per 1 ora.
Mantenere a 200 ºC o riscaldare a 250 ºC e mantenere la temperatura desiderata per 1 ora per ogni millimetro di spessore della parete.
Raffreddare lentamente il pezzo fino a 140 ºC a una velocità di 10 ºC all'ora.
Raffreddare i pezzi fino a raggiungere la temperatura ambiente prima di manipolarli.

Si deve tenere presente che l'uso di temperature di ricottura più elevate porterà a livelli di cristallinità più elevati, con il conseguente aumento delle prestazioni del pezzo ad alte temperature, miglioramento della rigidità e resistenza chimica. Tuttavia, ciò potrebbe influire negativamente sulla duttilità e sulla precisione dimensionale del pezzo.