Alternative al peek per la stampa 3D: ecco i polimeri ad alta prestazione AMP (Alternative Material Peek)

La combinazione dei vantaggi del PEEK e della produzione additiva sblocca notevoli opportunità in molti settori esigenti. La realtà, tuttavia, è che oltre ad essere costoso, il PEEK è difficile da stampare, anche in condizioni di temperatura ottimali. Questo articolo dà un’occhiata ad alcune delle migliori alternative al peek, considerando i prezzi dei materiali, la stampabilità in 3D e le proprietà.

Cosa è il Peek?

PEEK: Polietere etere chetone. Questo il suo significato. Il PEEK è tradizionalmente un polimero che non possiede una buona memoria di forma. Tende quindi a deformarsi quando viene stampato in 3D. Questo articolo aiuta chi sta cercando buone alternative per la propria stampante 3D al PEEK. Ma per capire quali alternative scegliere, bisogna capire perchè il PEEK è tanto ricercato. Per prima cosa, il PEEK è un tecno-polimero termoplastico che sostituisce molto bene il metallo

Quali sono le applicazioni del Peek

Svariate le applicazioni del PEEK. I settori di impiego sono molteplici: aerospaziale, aeronautico, medicale, imballaggio, petrolchimico, farmaceutico, automotive. Il PEEK viene utilizzato in una vasta gamma di applicazioni, ad esempio: guarnizioni, cuscinetti, guide di scorrimento, binari, manubri, sedili, valvole a sfera, tubi, dime, pompe. Tanto per fare solo alcuni esempi. 

Il PEEK: un materiale molto ricercato, ma poco conosciuto

Con molti anni di storia alle spalle, il peek (cioè il polietere etere chetone) è uno dei materiali più affermati nella categoria dei tecnopolimeri ad alte prestazioni. È comune vedere parti in plastica PEEK prodotte tramite stampaggio a iniezione e persino lavorazione CNC. Nella stampa 3D il PEEK è relativamente molto più recente, con un piccolo ma crescente numero di stampanti 3D compatibili PEEK sul mercato. Ma il PEEK è spesso ricercato dagli utenti della stampa 3D solo per sentito dire. “So che è il tecnopolimero per eccellenza, dunque voglio il PEEK”. In realtà dietro questo ragionamento c’è quantomeno un pò di confusione. Per raggiungere con successo i propri obiettivi di stampa 3D non esiste solo il PEEK.  Il PEEK, assodato che è un materiale eccellente, presenta significative barriere all’ingresso come prezzi e stampabilità. Gli utenti più aggiornati della produzione additiva (AM) sono quindi oggi sempre più alla ricerca di sostituti.

Pro e contro del PEEK

Riassumendo, quali sono le principali caratteristiche del PEEK per cui è così tanto ricercato? E quali sono, invece, i punti negativi di questo materiale? Per capire quali sono le valide alternative al PEEK, riteniamo importante capire questi aspetti.  Ecco una tabella riassuntiva:

Vantaggi del PEEK

Analizziamo per primi i vantaggi che rendono il PEEK così ricercato. Il PEEK si trova nel gruppo polimerico ad alte prestazioni nella parte superiore della piramide termoplastica. Presenta infatti eccezionali proprietà meccaniche e termiche, senza rivali nei comuni materiali ingegneristici. Il PEEK offre anche un’elevata resistenza chimica e alle radiazioni e caratteristiche ignifughe intrinseche. Per questi motivi, questo termoplastico premium è principalmente noleggiato per applicazioni di alto valore in settori esigenti come quello aerospaziale, energetico e medico. In numerosi casi, il PEEK è persino considerato un’alternativa al metallo per la produzione di parti resistenti e leggere.

Lati negativi del PEEK

Quello che non  tutti sanno è che però il PEEK ha anche molti svantaggi. Vediamo nel dettaglio i punti negativi. Per cominciare, ha bisogno di altissime temperature per essere estruso. Il PEEK tende poi a imbarcare molto e rompere le geometrie imposte dai nostri CAD. Necessita di specifiche linee guida per limitare l’imbarcamento. Inoltre spesso è meglio evitare l’utilizzo di qualsiasi tipo di struttura di supporto per sorreggere i sottosquadra. Questo significa che col PEEK avrai modelli davvero limitati e rudimentali dal punto di vista estetico e geometrico. Poi il materiale richiede uno stoccaggio accurato. Un ciclo di asciugatura richiesto prima della stampa 3D (circa 6 ore a 100/120°). E poi un riscaldamento continuo del materiale durante la stampa (60°/80°).

Ottima resistenza meccanica

Ottima resistenza alla temperatura

Elevata resistenza chimica

Buona resistenza all’abrasione

Freeform – Libertà di forma nella progettazione

Conservazione ed essiccazione del materiali

Costo ed accessibilità di hardware e materiale

Stampabilità

Perché il Peek è così difficile da stampare?

La motivazione è da ricercare nella sua natura, semicristallina. Da un lato, il comportamento semicristallino del PEEK è la sua più grande forza, ma dall’altro, la sua più grande debolezza. Il tasso di cristallizzazione di questo materiale è estremamente elevato, il che significa che cristallizza troppo rapidamente anche dopo il minimo calo di temperatura. Da qui derivano imbarcamento e deformazione. Man mano che le catene polimeriche si riorganizzano in strutture cristalline compatte, l’oggetto perde inevitabilmente precisione dimensionale e tende a deformarsi. Per questo motivo le parti con aree ampie e piatte sono considerate quasi impossibili da stampare. Alla fine, le qualità meccaniche superiori del PEEK diventano irrilevanti se gli strati non possono aderire correttamente l’uno all’altro.

Un materiale poco accessibile con costi alti di investimento

E il prezzo? Dai 600 ai 1200 Eur/Kg. Con stampanti 3D in grado di estruderlo che costano dai 25.000 ai 90.000 Eur. I materiali ad alte prestazioni sono, per ovvie ragioni, già più costosi dei materiali standard. Tuttavia, il PEEK è particolarmente costoso, e ancora di più per la stampa 3D. Il problema risiede principalmente nel formato del filamento. Per semplificare eccessivamente, poiché il PEEK deve essere riscaldato fino a temperature elevate per fondere, è costoso trasformare i pellet PEEK in filamenti PEEK stampabili. E sono davvero poche le stampanti 3D a pellet in grado di riscaldare temperature compatibili con PEEK.

Esistono alternative al PEEK?

Qui viene la bella notizia. Nel mondo delle termoplastiche ad alte prestazioni, non esiste solo il PEEK. Certo, devi sapere bene quali sono le tue esigenze. Ma una volta individuate, e noi possiamo aiutarti a farlo, sarà un processo immediato trovare il tuo sostituto economico ed efficiente. Questo articolo, come promesso, ti introdurrà ad alcune delle migliori alternative al PEEK per il settore della stampa 3D professionale. Fortunatamente, infatti, 3DiTALY ti offre una solida serie di alternative economiche e più stampabili al PEEK. I seguenti materiali sono alcune delle migliori alternative PEEK.

AMP – Alternative Materials to Peek

E arriviamo così alle nostre alternative per la stampa 3D al PEEK. Come ti avevamo preannunciato, questa è soprattutto una guida alla conoscenza di valide alternative (tecnopolimeri) al PEEK, che ne eguagliano le performance, pur essendo più economici e facili da usare. Sono gli AMP – Alternative Materials to Peek:

PA6-CF Nylon 6 caricato con fibra di carbonio

PA6-GF Nylon 6 caricato con fibra di vetro

PVDF-C Tecnopolimero parzialmente fluorurato

PC-FR Policarbonato ignifugo

IGUS I150 Tribo-filamento autolubrificante resistente all’usura

PET-CF Tecnopolimero caricato con fibra di carbonio a base di PET

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Con stampanti 3D adatte al loro uso hanno un costo inferiore ai 10K e bobine dal costo che oscilla tra i 50 e i 199 €, questi materiali sono accessibili a chiunque.  

Dimmi cosa produci, ti darò la tua alternativa al PEEK

Come detto, perché un AMP sia adeguato, è necessario capire bene le tue esigenze. Cosa produci? Per quale utilizzo finale? Deve essere un materiale ignifugo? Meglio perdere un pò di tempo nel realizzare una tua piccola scheda cliente per ottenere indubbi vantaggi e duraturi dopo. I materiali AMP elencati, infatti, offrono diverse performance in base al contesto di utilizzo. Ecco una tabella riassuntiva:

Resistenza
meccanica
PA6-CF
PA6-GF
PET-CF

Resistenza
chimica
PVDF-C
PET-CF
IGUS I150
Resistenza
termica
PA6-CF
PA6-GF


Resistenza
all’abrasione
IGUS Iglidur I150
PVDF-C

Conclusione

Ci sono molte alternative al PEEK e ogni materiale ha i suoi punti di forza e di debolezza. La scelta della migliore alternativa PEEK per te dipenderà dal tuo caso d’uso, dal budget e dalla stampante 3D se ne possiedi già una. Noi siamo pronti ad affiancarti nella scelta. Non devi fare altro che compilare questo form, sarai contattato da un operatore nel più breve tempo possibile: 

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