La familia PAEK (poliariletercetonas), a la que pertenece el PEEK, es conocida por sus elevadas propiedades termomecánicas y encabeza la lista de polímeros de alto rendimiento.
Apareció por primera vez a finales de los años Setenta del siglo XX y sectores como el automovilístico, el aeroespacial y el médico lo adoptaron rápidamente por sus excelentes prestaciones.
Si nos fijamos en la forma molecular, vemos que se trata de un polímero semicristalino. Es decir que cuando se funde, el calor hace que las moléculas se alineen de una determinada manera hasta que el material se endurece completamente a temperatura ambiente.
Es decir que, incluso cuando sube la temperatura, puede seguir ofreciendo un rendimiento excelente. Esta estructura semicristalina tiene muchas ventajas, sin embargo como contras hay que señalar que en la fabricación aditiva dificulta mucho la impresión ya que es un material muy técnico que requiere experiencia, conocimientos adecuados e impresoras 3D capaces de mantener unas condiciones de impresión estables y extremas.
En términos de rendimiento de la pieza acabada, el filamento PEEK es uno de los mejores materiales para la impresión 3D, no tiene color y consigue algunos de los mejores resultados de cualquier termoplástico del mundo. A cambio de estos resultados, requiere equipos de impresión muy sofisticados y considerables conocimientos técnicos por parte del personal de impresión.
El PEEK posee características de interés en muchos ámbitos de la ingeniería y la industria: sus propiedades mecánicas combinadas con su extrema ligereza, así como su baja conductividad eléctrica y térmica, son objeto de competencia en muchos sectores, veamos algunos de ellos:
El polímero PEEK puede mecanizarse mediante CNC o imprimirse en 3D en prácticamente cualquier forma y utilizarse como revestimiento de cables en conductores sólidos o trenzados. De hecho, si por un lado es resistente al desgaste, por el otro es también adecuado para piezas dinámicas que ofrecen un excelente rendimiento y ligereza como en la industria aeroespacial, en la que cada gramo más o menos marca la diferencia.
Se utiliza principalmente para la protección de cables y la creación de prototipos por ser una alternativa más ligera para el apantallamiento de cables que otras opciones. Su ligereza se traduce en coches más ligeros y menos contaminantes. Cuando una nueva generación de coches electrónicos llega al mercado, el PEEK mejora el rendimiento de los componentes electrónicos del vehículo.
El polímero PEEK médico también se utiliza en el campo de la medicina ya que tiene varias propiedades útiles. Es perfecto para mover catéteres por el cuerpo porque es muy rígido y sólo puede doblarse en una zona muy pequeña. El PEEK también se utiliza en implantes médicos por ser un biomaterial de alta tecnología.
El rendimiento mejorado tiene varias ventajas. Desde detener la corrosión hasta reducir la fricción, pasando por la capacidad de soportar cargas más elevadas, velocidades más altas y una resistencia química extrema al petróleo, el gas y los productos químicos. También ofrece una temperatura de transición vítrea HDT de 0,45 MPa 180 °C (356 °F).
En general, el diseño para impresión 3D tiene muchas menos limitaciones que los métodos tradicionales. El mecanizado flexible permite imprimir fácilmente formas complicadas. Los ingenieros pueden aumentar el rendimiento del sistema al tiempo que reducen los costes.
En cambio, las cualidades inherentes del metal dificultan la producción de formas libres complicadas, como curvas o líneas fluidas.
Estos termoplásticos resistentes y ligeros que pueden imprimirse en 3D o mecanizarse mediante CNC sólo pueden ser de gran interés: el peso específico del PEEK (1,3 g/cm3) es una sexta parte del acero y la mitad del del aluminio. La reducción de peso reduce los costes de mantenimiento, logística e instalación. Una pieza termoplástica podría ser seis veces más ligera que una pieza metálica fabricada aditivamente.
El desarrollo de productos utiliza la impresión 3D o CNC con material termoplástico porque es más eficiente energéticamente que cualquier procesamiento con metal. Los termoplásticos pueden fundirse, endurecerse, moldearse, templarse, etc. Nunca son "residuos".
Mucho. Es un proceso de impresión en el que hay que cumplir muchos parámetros estrictos. Cumplir estos parámetros requiere impresoras 3D profesionales muy robustas, de alta calidad y a altas temperaturas, que en muchos casos están diseñadas específicamente para imprimir sólo estos materiales de alto rendimiento.
Cuando el filamento PEEK se utiliza de forma incorrecta, puede causar varios problemas. Cuando decidas empezar a imprimir en 3D con material PEEK, debes pensártelo bien para saber qué puede esperar. Aquí tienes 5 consejos para evitar la mayoría de las molestias posibles:
El PEEK debe almacenarse siempre en un lugar fresco, seco y oscuro hasta su uso. Así se mantendrá la calidad del material y se garantizará que el proceso de impresión se desarrolle según lo previsto.
Secar el filamento de PEEK antes de imprimir es esencial (aquí tienes un ejemplo de secador profesional Xioneer DryBox EZ)
El PEEK reacciona muy mal a los cambios de temperatura, aunque sean ligeros. Así:
En primer lugar: comprueba que tu impresora es capaz de mantener una temperatura de cámara realmente constante.
Segundo: es evidente que necesitas una cámara de construcción cerrada. El PEEK puede imprimirse en 3D a temperaturas de entre 370 y 450 grados Fahrenheit. La temperatura de la placa de impresión debe ser siempre de al menos 120 grados. La impresión 3D en PEEK funciona de la misma manera que otros tipos de impresión 3D: y recuerda (esto se aplica a todos los materiales FDM) que cuanto más lenta sea la velocidad de impresión, más preciso será el producto final.
Aunque tu impresora esté diseñada para producir PEEK y pueda soportar temperaturas, instálala de todos modos en un lugar donde no se produzcan cambios bruscos debidos al calentamiento/enfriamiento o similares.
Durante la impresión PEEK, es posible que veas puntos negros. Hay varias cosas que pueden causar este problema. Podría deberse a que el PEEK es un material sucio, sin embargo a menudo también depende de la calidad de la impresora que estés utilizando.
Una vez finalizado el proceso de impresión 3D en PEEK, limpia la boquilla de cualquier resto de material. Mantenerla limpia aumenta significativamente su vida útil y mejora los resultados de impresión.
Un sistema seguro para no imprimir PEEK
Durante el proceso de impresión de PEEK, la cristalización a veces puede salir mal. Si una pieza presenta una mancha marrón en lugar de beige, podría significar que la cristalización se ha realizado de forma incorrecta. Si el objeto impreso tiene colores diferentes, podría ser señal de que la temperatura no se controló lo suficientemente bien durante la realización.
Porque es un material caro de producir y los volúmenes de producción son limitados. Si bien es cierto que es caro, también lo es que el PEEK tiene propiedades mucho mejores que otros termoplásticos, lo que significa que puede utilizarse para cosas que nunca serían posibles con otros termoplásticos. En definitiva, es un material caro, pero merece la pena.
La adición de fibra de carbono a Peek aumenta aún más sus propiedades de alta resistencia mecánica, descúbrelas aquí