ULTEM / PEI高性能热塑性塑料在3D打印中的应用

魔猴君  行业资讯   284天前

近年来，高性能热塑性塑料在3D打印领域的应用日益重要，该技术正稳步从快速原型制造向成品部件生产转变。因此，对3D打印材料的要求越来越高，高性能热塑性塑料的应用也越来越广泛。它们的特性使其成为某些金属的高性价比替代品，在航空航天和医疗等许多领域都有需求。在这个系列中，我们发现了聚芳醚酮（PAEK），它可以耐高温，您可能对PEEK和PEKK比较熟悉。聚醚酰亚胺（PEI）是一种更为廉价的替代品，它是一种无定形材料，商品名为ULTEM®。作为一种与FDM机器兼容的长丝，它与某些机器兼容，特别是Stratasys公司的机器。让我们来看看ULTEM的主要特点。

PEI于20世纪80年代由Joseph G. Wirth开发，并由通用电气塑料部以ULTEM的名义进行销售。2007年，该公司将其塑料业务出售给沙特基础工业公司（SABIC），后者接管了相关专利。尽管ULTEM®的机械性能令许多制造商信服，但它只是在高性能FDM/FFF打印机出现后才适合大规模生产。这些打印机的挤出机必须能够升至高温以熔化热塑性塑料。

ULTEM/PEI的生产和特性

ULTEM®是由聚醚酰亚胺（PEI）制成的无定形热塑性材料系列。其主要特点之一是阻燃性能：高阻燃性、低发烟性和低毒性。这些特性在FST（火焰、烟雾、毒性）测试中得到了很好的体现。ULTEM®耐高温，相对热指数（RTI）可达180°C。ULTEM®还具有强度高、刚度大、尺寸稳定、抗蠕变性好和耐化学性高等特点。不同种类的ULTEM还具有高强度重量比的特点，由于其机械性能和高度的可加工性，甚至可以替代某些金属。这些材料有透明和不透明两种颜色可供选择。

ULTEM材料在暴露于汽车和飞机流体、脂肪族碳氢化合物、醇、酸和弱水溶液时，仍能保持其强度并防止应力腐蚀开裂。ULTEM® 1010具有很高的拉伸强度和耐久性。它具有生物相容性，并通过了NSF 51食品接触认证。它还可以承受蒸汽灭菌。

此外，ULTEM共聚物还可耐受更高的温度，并在化学性能和弹性方面适应不同的需求。SABIC还推出了通过ISCC+认证的可再生系列产品。这些由废弃物和残留物制成的ULTEM品种具有与由化石燃料制成的ULTEM相同的高性能和可加工性。到2023年中期，可再生ULTEM材料将占SABIC提供的ULTEM材料的四分之一以上。

SABIC目前提供140种ULTEM®。特别值得一提的是ULTEM™ 9085 CG，它不仅用于航空航天领域的机舱内饰，还用于铁路领域。ULTEM HU1010用于医疗器械和制药领域。它具有生物相容性。

ULTEM/PEI在3D打印中的应用

在打印ULTEM®时，温度管理至关重要。必须始终保持腔体的温度，否则可能会出现不规则现象，并影响不同层之间的粘附性。无定形聚合物从硬/玻璃态转变为软/橡胶态的玻璃化转变温度对ULTEM来说非常高，ULTEM1010达到217°C（ULTEM9085达到185°C）。为获得最佳效果，印刷室的温度应略低于玻璃转化温度。这将确保部件具有正确的尺寸并保持其机械性能。如果温度过低，部件可能会变形甚至开裂。印刷完成后，必须缓慢均匀地冷却印刷室，使部件逐渐冷却。

ULTEM/PEI的应用

正如您所了解的，PEI广泛应用于航空航天领域，尤其是ULTEM® 9085，因为它具有上述特性。它也是汽车、医疗和食品行业的首选材料，特别是在厨房用具的设计中。这种热塑性塑料还广泛应用于模具设计、夹具或各种夹具。例如，庞巴迪公司（Bombardier）使用这种材料制造定制工具、生产线上的定制部件以及列车的成品部件。

来源：3dnatives