ULTEM / PEI高性能熱塑性塑料在3D打印中的應(yīng)用

近年來，高性能熱塑性塑料在3D打印領(lǐng)域的應(yīng)用日益重要，該技術(shù)正穩(wěn)步從快速原型制造向成品部件生產(chǎn)轉(zhuǎn)變。因此，對3D打印材料的要求越來越高，高性能熱塑性塑料的應(yīng)用也越來越廣泛。它們的特性使其成為某些金屬的高性價比替代品，在航空航天和醫(yī)療等許多領(lǐng)域都有需求。在這個系列中，我們發(fā)現(xiàn)了聚芳醚酮（PAEK），它可以耐高溫，您可能對PEEK和PEKK比較熟悉。聚醚酰亞胺（PEI）是一種更為廉價的替代品，它是一種無定形材料，商品名為ULTEM?。作為一種與FDM機器兼容的長絲，它與某些機器兼容，特別是Stratasys公司的機器。讓我們來看看ULTEM的主要特點。

PEI于20世紀(jì)80年代由Joseph G. Wirth開發(fā)，并由通用電氣塑料部以ULTEM的名義進行銷售。2007年，該公司將其塑料業(yè)務(wù)出售給沙特基礎(chǔ)工業(yè)公司（SABIC），后者接管了相關(guān)專利。盡管ULTEM?的機械性能令許多制造商信服，但它只是在高性能FDM/FFF打印機出現(xiàn)后才適合大規(guī)模生產(chǎn)。這些打印機的擠出機必須能夠升至高溫以熔化熱塑性塑料。

ULTEM/PEI的生產(chǎn)和特性

ULTEM?是由聚醚酰亞胺（PEI）制成的無定形熱塑性材料系列。其主要特點之一是阻燃性能：高阻燃性、低發(fā)煙性和低毒性。這些特性在FST（火焰、煙霧、毒性）測試中得到了很好的體現(xiàn)。ULTEM?耐高溫，相對熱指數(shù)（RTI）可達180°C。ULTEM?還具有強度高、剛度大、尺寸穩(wěn)定、抗蠕變性好和耐化學(xué)性高等特點。不同種類的ULTEM還具有高強度重量比的特點，由于其機械性能和高度的可加工性，甚至可以替代某些金屬。這些材料有透明和不透明兩種顏色可供選擇。

ULTEM材料在暴露于汽車和飛機流體、脂肪族碳?xì)浠衔?、醇、酸和弱水溶液時，仍能保持其強度并防止應(yīng)力腐蝕開裂。ULTEM? 1010具有很高的拉伸強度和耐久性。它具有生物相容性，并通過了NSF 51食品接觸認(rèn)證。它還可以承受蒸汽滅菌。

此外，ULTEM共聚物還可耐受更高的溫度，并在化學(xué)性能和彈性方面適應(yīng)不同的需求。SABIC還推出了通過ISCC+認(rèn)證的可再生系列產(chǎn)品。這些由廢棄物和殘留物制成的ULTEM品種具有與由化石燃料制成的ULTEM相同的高性能和可加工性。到2023年中期，可再生ULTEM材料將占SABIC提供的ULTEM材料的四分之一以上。

SABIC目前提供140種ULTEM?。特別值得一提的是ULTEM? 9085 CG，它不僅用于航空航天領(lǐng)域的機艙內(nèi)飾，還用于鐵路領(lǐng)域。ULTEM HU1010用于醫(yī)療器械和制藥領(lǐng)域。它具有生物相容性。

ULTEM/PEI在3D打印中的應(yīng)用

在打印ULTEM?時，溫度管理至關(guān)重要。必須始終保持腔體的溫度，否則可能會出現(xiàn)不規(guī)則現(xiàn)象，并影響不同層之間的粘附性。無定形聚合物從硬/玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檐?/span>/橡膠態(tài)的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度對ULTEM來說非常高，ULTEM1010達到217°C（ULTEM9085達到185°C）。為獲得最佳效果，印刷室的溫度應(yīng)略低于玻璃轉(zhuǎn)化溫度。這將確保部件具有正確的尺寸并保持其機械性能。如果溫度過低，部件可能會變形甚至開裂。印刷完成后，必須緩慢均勻地冷卻印刷室，使部件逐漸冷卻。

ULTEM/PEI的應(yīng)用

正如您所了解的，PEI廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，尤其是ULTEM? 9085，因為它具有上述特性。它也是汽車、醫(yī)療和食品行業(yè)的首選材料，特別是在廚房用具的設(shè)計中。這種熱塑性塑料還廣泛應(yīng)用于模具設(shè)計、夾具或各種夾具。例如，龐巴迪公司（Bombardier）使用這種材料制造定制工具、生產(chǎn)線上的定制部件以及列車的成品部件。