PEEK (پلی اِتر اِتر کتون) یکی از محبوبترین پلیمرها در صنایع تولیدی است و این پرطرفدار بودن، دلیل خوبی هم دارد؛ PEEK می تواند قطعاتی سبک و قوی مشابه فولاد و آلومینیوم تولید کند که دارای مقاومت حرارتی، شیمیایی و فرسایشی بالایی باشند. قطعات ساخته شده از این متریال مهندسی را می توان تقریباً در هر صنعتی پیدا کرد.
PEEK برای تولید ایمپلنتهای پزشکی و قطعات هوافضا از فلز مناسب تر است زیرا نسبت استحکام به وزن بالایی دارد. این متریال به دلیل خاصیت عایق الکتریکی برای تولید قطعات در مهندسی برق ایدهآل است و در کاربردهایی که نیاز به مقاومت بلندمدت در برابر سایش و فشار دارند، مانند صنایع نفت و گاز، بطور گسترده استفاده می شود.
خب حالا کیفیت این پلاستیک را با قابلیتهای فناوری چاپ سه بعدی ترکیب کنید تا بتوانید تقریباً هر شکل سفارشی و پیچیده ای را با متریالی بسازید که بتواند در سخت ترین شرایط مقاومت کند. پس جای تعجب نیست که می بینیم قطعات PEEK حاصل از تکنیکهای متنوع 3DPrinting به شکل روزافزون جایگزین قطعات فلزی در هوافضا، ایمپلنت های ارتوپدی و حتی قطعات موتور ماشین های مسابقه می شوند.
اخیرا، تقاضا برای چاپگرهای سه بعدیِ سازگار با این متریال در حال رشد است و تولیدکنندگان را بر آن داشته است که چاپگرهای اختصاصی PEEK مقرون بصرفهتر، بزرگ تر و کاربرپسندتر را برای مشاغلی که دنبال تولید و نمونه سازی داخلی هستند، تولید کنند.
اگرچه PEEK هنوز جزو پرهزینه ترین پلیمرهای تولید افزایشی (همچنان ارزان تر از فلز) محسوب می شود و کار کردن با آن نیز چندان آسان نیست، امروزه بیشتر از همیشه در دسترس قرار دارد. در ضمن، اگر به تازگی با PEEK (و دیگر پلیمرهای خانوادۀ PEAK مثل فیلامنت PEKK) آشنا شده اید، برای کسب اطلاعات بیشتر دربارۀ این متریال کاربردی و پرطرفدار به خواندن این مطلب ادامه دهید.
توضیح، روش استفاده و ویژگیهایی متریال فیلامنت PEEK
PEEK Filament چیست؟
شرکت بریتانیایی Imperial Chemical Industries (که امروزه با نام Victrex شناخته می شود) متریال پلیاِتراِترکتون (PEEK: Poly ether ether ketone) را در دهۀ 1980 معرفی کرد. این متریال در شکل اصلی خود یک پلیمر نیمه کریستالی با خلوص بالا است که شامل مونومرهای تکرارشونده از دو دسته اِتر و یک دسته کتون است.
PEEK به خانوادۀ پلیآریلاِترکِتون (PAEK) تعلق دارد که شامل PEKK (پلی اترکتونکتون) نیز می شود، اما از سایرین برتری دارد زیرا می تواند در دماهای بالاتر عمل کند و خواص مکانیکی عالی خود را در دماهای بالای تا 240 درجۀ سانتیگراد حفظ کند؛ بنابراین، برای استفاده در محیطهای سخت می تواند جایگزین فلز شود.
PEEK یکی از معدود پلاستیک های سازگار برای کاربردهای درون خلأ محسوب می شود که همین امر آن را برای صنایع هوافضا، خودروسازی و شیمیایی مناسب می کند.
همۀ محصولات تجاری PEEK عملکرد یکسانی ندارند. فیلامنت و پودر PEEK توسط طیف گسترده ای از تولیدکنندگان عرضه می شود، اما حتما مشخصات فنی و بروشور اطلاعات را بررسی کنید تا مطمئن شوید ویژگی های مورد نیاز شما برآورده خواهد شد. دربارۀ چگالی و استحکام با فروشنده صحبت کنید.
سازندگان تخصصی پلیمر، مانند Solvay و Evonik، متریال PEEK را مخصوص تولید افزایشی عرضه می کنند و می توانند بهترین راهکارها را به شما ارائه دهند.
آیا اصلاً به متریال فیلامنت PEEK نیاز دارید؟
PEEK دارای ویژگی های چشمگیر بسیاری است، به ویژه وقتی صحبت از تولید نمونه های اولیۀ کاربردی و قطعات لازم برای صنایع دولتی است، اما کار با آن دشوار است و هزینۀ بالایی هم دارد، پس باید از خود بپرسید: آیا واقعاً به PEEK نیاز دارم؟
بیایید به مزایا و معایب ماده پلی اتر اتر کتون نگاهی داشته باشیم:
مزایا
- در برابر دماهای بالا تا 260 درجۀ سانتیگراد و همچنین سیالات خورنده، گازها و فشار بالا بسیار مقاوم است.
- در حلالهای معمولی حل نشده و هیدرولیز نمی شود، بنابراین می توانید با خیال راحت تحت فشار بالای آب یا بخار از آن استفاده کنید.
- سبک وزن: PEEK ذاتاً کمتر از 1.3 گرم بر سانتیمتر مکعب وزن دارد، کمتر از نصف آلومینیوم و یکششم وزن فولاد
- نرمشوندگی خودکار بالا و اصطکاک کم
- مقاومت فوقالعاده در برابر خزش
- ساییدگی بسیار کم
- پایداری ابعادی خوب
- قابلیت اشتعال کم و انتشار دود اندک حین احتراق
- خواص عایق استثنایی
- مقاومت عالی در برابر استریلیزاسیون در دمای بالا
- کاملاً زیست سازگار
- سازگار با مواد غذایی و مقاوم در برابر روغنها و چربیهای حیوانی
معایب
- به اپراتور ماهر کارگاهی نیاز دارد
- محدودیت رنگ: پیش فرض به رنگ بژ است (اگرچه سازندگان رنگهای آبی، مشکی یا سفید نیز تولید کرده اند یا با انجام فرایند انیلینگ (بازپخت) نیز معمولا رنگ بژ به سفید مات تغییر می کند)
- فقط با دستگاههای خاص چاپگر سازگار است
- باید در دمای بسیار بالا و ثابت پردازش شود
- فعلا بسیار گران تر از از فیلامنتهای دیگر است
- مقاومت کم در برابر کلرین/برمید، گوگرد غلیظ، اسیدهای نیتریک و همچنین کتئون ها و نیتروبنزن. PEEK همچنین توسط هالوژن و سدیم مورد حمله قرار می گیرد و همین امر استفاده از آن در زمینه های خاص صنعتی را محدود می کند
- مقاومت کم در برابر نور UV
- فیلامنت PEEK دارای حساسیت رطوبت بسیار بالایی است و باید پیش از استفاده با دقت خشک و نگهداری شود
- اگر گرما به دقت کنترل نشود، PEEK مستعد تاب برداشتن و انحراف ابعاد در حین چاپ است
برخی از دشواری های چاپ با PEEK مانند انقباض و تاب برداشتن را می توان با ترکیب مواد کامپوزیتی مانند تقویت کننده های فیبر شیشه، گرافیت یا فیبر کربن کاهش داد. بازپخت پس از چاپ نیز می تواند کیفیت قطعه را افزایش دهد. مقاومت کم در برابر نور ماوراءبنفش را می توان با افزودن لایه ای از رنگدانه حاوی ذرات دوده برطرف کرد. نسخه های پر شده با کربن پایداری بیشتری در برابر اشعه UV از خود نشان میدهند و می توانند در کاربردهای خاصی که به مقاومت بیشتری در برابر UV نیاز دارند، استفاده شوند.
جایگزین های فیلامنت peek
اگر قطعۀ پرینتی شما به ویژگی های ماده PEEK نیاز دارد، این ماده های جایگزین را در نظر بگیرید تا چاپ راحت تر و کم هزینه تری داشته باشید.
- PEKK نیز مانند PEEK جزو خانوادۀ پلیمرهای نیمه کریستالی پلیآریلاترکتون است، اما به دمای پردازش پایین تری نیاز دارد و چاپ آن آسان تر است. فیلامنت PEKK کمی کشسان تر از PEEK است و مقاومت بهتری در برابر ضربه دارد.
- Ultem (PEI) خواصی مشابه PEEK ارائه می دهد اما هزینه کمتری دارد و پردازش آن در دماهای پایین تر ممکن است. البته اُلتِم مقاومت کمتری از PEEK در برابر اصطکاک و سایش دارد. Ultem نام تجاری پلیاترایمید (PEI) است.
- Carbon-fiber reinforced Nylon نایلون تقویت شده با فیبر کربن استحکام یا مقاومت شیمیایی PEEK را ندارد، اما همچنان متریالی فوقالعاده قوی است که معمولاً برای تولید الگوها، ابزار و بسیاری کاربردهای صنعتی دیگر استفاده می شود.
بازپخت پرینت PEEK چیست و چرا به آن نیاز دارید
بازپخت یا انیلینگ (به انگلیسی: Annealing) علم متالوژی، یک شیوۀ پرداخت حرارتی و رایج برای پرداخت نهایی PEEK است که می تواند چگالی متریال را بهبود ببخشد. با این حال، علمای صنعت، دربارۀ اینکه آیا این فرایند برای تمام قطعات ضروری است و آیا اصلاً به بهبود خواص مکانیکی قطعه کمک می کند یا خیر، با هم اختلاف نظر دارند! این فرایند فقط در تولید افزایشی (3D Printing) استفاده نمی شود زیرا از PEEK در قالب گیری تزریقی نیز بهره می برند.
همانطور که اشاره کردیم، PEEK برای پردازش به دمای بالایی نیاز دارد، اما باید بدانید که این متریال برای تغییر ماهیت مکانیکی خود نیز نیازمند گرما است. محاسبۀ مقدار گرما و مدت زمان مورد نیاز هر قطعه (با توجه به هندسه مدل) چندان آسان نیست. می توانید به دستورالعمل های سازندۀ چاپگر خود رجوع کنید اما در هر مورد حتماً باید کمی آزمون و خطا انجام دهید. برخی از سازندگان پرینتر می گویند که دستگاه هایشان در حین چاپ به دمای بالای کافی دست می یابند تا ماهیت شیمیایی PEEK را تغییر دهند، بنابراین بازپخت بعنوان فرانید پرداخت نهایی دیگر ضروری نخواهد بود.
یکی از کارکنان شرکت Solvay بنام الکساندر می گوید که بازپخت جنبۀ منفی نیز دارد. «اگر بازپخت را انجام دهید، قطعه در هنگام کریستالیزه شدن کوچک می شود، در نتیجه به مشکل تاب برداشتن یا ایجاد حفره دچار می شوید که می تواند منجر به لایهلایه شدگی شود. همۀ پلیمرها در هنگام تبلور منقبض می شوند، اما تفاوت بین تولید افزایشی و قالب گیری تزریقی این است که شما در قالب گیری تزریقی فشار معکوس وارد می کنید که فضاهای خالی را از بین می برد و می توانید انقباض را در طراحی به حساب بیاورید.» الکساندر خاطرنشان می کند که ترفندها و نکاتی برای دور زدن مشکل تاب برداشتن و ایجاد حفره در تولید افزایشی وجود دارد، اما او بازپخت را توصیه نمی کند.
درک درست PEEK مستلزم آشنایی با مفاهیم علمی بلورینگی و زنجیره های پلیمری و نکات بسیار ظریف است. فقط بدانید که پرینتر شما احتمالاً چند تنظیم برای بازپخت ارائه می دهد، مثلاً خنک کردن قطعه با کاهش 10 درجه ای دما در طول یک ساعت یا قرار دادن قطعه در دمای 200 درجه سانتیگراد و تنظیم زمان آن به تناسب ضخامت دیواره.
نکاتی برای پرینت سه بعدی با فیلامنت PEEK
حالا که بصورت کلی PEEK را مرور کردید، شاید آمادۀ شروع چاپ باشید. در اینجا چند نکته و ترفند اساسی برای چاپ سه بعدی PEEK را باید در نظر داشته باشید:
- دمای ثابت:
PEEK تحت دماهای ناپایدار و دچار نوسان، بخوبی واکنش نشان نمی دهد. بنابراین، استفاده از محفظۀ گرم، اگر ضروری ندانید، دستکم توصیه می شود. برای کسب بهترین نتایج در چاپ PEEK، پرینتر سه بعدی را در محیطی قرار دهید که کمترین تغییرات دما را تجربه می کند و همچنین آن را دور از تابش نور خورشید و مناطق شلوغ نگه دارید.
- مراقب لکه ها باشید:
گاهی اوقات، ممکن است هنگام چاپ PEEK متوجه لکه های سیاه رنگ بشوید. این امر می تواند دلایل مختلفی داشته باشد، اما رایج ترین توضیح آن ناخالصی متریال چاپی مورد استفاده است یا اینکه پرینتر در پردازش دمای مورد نیاز مشکل دارد.
- نازل را تمیز نگه دارید:
پس از اتمام فرایند چاپ همیشه باید نازل را تمیز کنید. تمام متریال باقیمانده باید از نازل خارج شود، در غیر اینصورت احتمال انسداد وجود دارد که در نهایت به ایجاد لکه روی چاپ منجر می شود (نکتۀ بالا).
- مراقب تبلور ناموفق باشید:
گاهی اوقات، هنگام چاپ با متریال PEEK، تبلور نامناسب رخ می دهد. اگر رنگ قسمت هایی از چاپ متفاوت باشد، مثلاً تغییر رنگ پیش فرض بژ به رنگ قهوهای، می تواند نشانگر تبلور نامناسب باشد. این امر می تواند ناشی از نوسان دما در طول فرایند چاپ باشد.
- فیلامنت را در جای خشک نگه دارید:
وقتی با PEEK چاپ سه بعدی نمی کنید، تا استفادۀ بعدی باید متریال را در مکانی خنک، خشک و تاریک نگه دارید. با این کار کیفیت متریال حفظ شده و به نتایج مطلوبی دست خواهید یافت.
تولیدکنندگان فیلامنت Peek:
تا زمان انتشار این مطلب، برندهای نسبتا متنوعی اقدام به عرضه رول متریال پلی اتر اتر کتون کرده اند (اغلب این تولیدکنندگان، خود فروشنده دستگاههای چاپگر سازگار با متریال هم هستند و در بخش بعدی درباره این دستگاهها نیز توضیح میدهیم)؛ رولهای 250 گرمی Peek قیمت حدود 400 دلاری دارند و برای رولهای 500 تا یک کیلوگرمی حدود 700 دلار یا بیشتر باید هزینه کنید که بطور واضحی گران بودن این ماده صنعتی پرکاربرد را نشان میدهد. از جمله برندهای:
- THERMAX PEEK filament
- esun ePEEK Pro filament
- INTAMSYS PEEK Filament
- (Luvocom® 3F PEEK 9581 NT Filament) PEEK 3d4maker
- Aon3d PEEK & Carbon-Fiber Filament
- 3dgence PEEK Filament
- ULTRA POLYMERS minifactory
- Roboze Helious PEEK 2005
همۀ پرینترها نمی توانند PEEK را چاپ کنند
یک رول فیلامنت PEEK شبیه به هر متریال ترموپلاستیک دیگری بنظر می رسد، اما اگر آن را در یک دستگاه معمولی تغذیه کنید، بسرعت متوجه می شوید که این متریال به شرایط خاصی نیاز دارد؛ بویژه گرمای بیشتر.
شما نه تنها باید PEEK را با یک نازل فوقگرم (حداقل 350 تا 550 درجه سانتیگراد) اکسترود کنید، بلکه باید آنرا روی بستر گرم (تا 350 درجه سانتیگراد) و داخل محفظۀ گرم (تا 250 درجه سانتیگراد) پرینت کنید. البته چاپگرهایی وجود دارند که خودشان، فقط رشته و قطعه در حال ساخت PEEK را گرم می کنند و نیازی به بستر و محفظه معمول را ندارند. به گفتۀ برایان الکساندر، متخصص پلیمر و پرینت سه بعدی، گرمایش موضعی قطعه و همچنین وجود محفظۀ گرم برای کنترل تبلور، چسبندگی بین لایه ها را بهبود می بخشد. گرما باید کاملا ثابت و قابل کنترل باشد زیرا سرعت خنک شدن قطعۀ نهایی تأثیر مهمی دارد.
اخیرا الکساندر و تیمش چاپگر سه بعدی Orion را تحت آزمایش قرار دادند و دریافتند که تابش حرارتی آن که متریال (نه هوا) را تا 320 درجه سانتیگراد گرم می کند، باعث می شود که چاپهای PEEK با کیفیتی بهتر از قالب گیری تزریقی حتی در محور Z تولید شوند.
بعلاوه، سرعت چاپ و ارتفاع لایه فاکتورهای مهمی در موفقیت چاپ PEEK محسوب می شوند. خوشبختانه، چاپگرهای بهتر PEEK بسیاری از تنظیمات را برای تجربه ای بدون دردسر بصورت هوشمند انجام می دهند.
اگرچه متریال PEEK اغلب به صورت رولهای فیلامنت با فناوری FDM چاپ می شود، اخیراً این متریال به شکل پودری برای فناوری SLS هم عرضه شده است.
پرینترهای سازگار PEEK با دیگر متریالها هم چاپ انجام میدهند:
هیچ پرینتری در فهرست ارائه شده این مطلب تککاره نیست؛ اگر می توانند PEEK را چاپ کنند، پس حتماً می توانند با سایر پلیمرهای پیشرفته مانند PEAK، PPSU، PEKK و PEI/UItem، که به محیط چاپی مشابه و دمای بالا نیاز دارند، کار کنند. البته اگر بتوانید حرارت را به اندازۀ کافی کم کنید، می توانید فیلامنت ABS معمولی و حتی فیلامنت PLA را با آنها چاپ کنید.
در یک پرینتر سازگار با متریال فیلامنت PEEK به دنبال چه چیزی باشیم:
روندی که هم اکنون در کشورهای پیشرفته دنبال میشود: همۀ چاپگرهای PEEK یکسان نیستند و باید بودجۀ خود را با ویژگی های مورد نیازتان تنظیم کنید. اگر فقط گاهی به قطعات PEEK نیاز دارید یا مطمئن نیستید که اصلاً به PEEK نیاز پیدا کنید، بهتر است قطعات خود را به یک شرکت خدمات چاپ سه بعدی سفارش دهید.
در ادامه برخی از ویژگی های مهم پرینترهای PEEK را بررسی می کنیم:
- قطعات پرینت شده با فیلامنت PEEK پس از اتمام کار، همچنان داغ هستند، مراقب باشید و با دستکش ضد حرارت، قطعه را از بستر ساخت جدا کنید
- محفظه گرم کن تزریق متریال دستگاه چاپگر، حرارت ایجاد می کند، بنابراین هنگام جاگذاری متریال نیز از دستکش ضد حرارت استفاده کنید
- فیلتر HEPA برای گرفتن گازها و ریز ذرات مضر فیلامنت
- اطمینان از تهویه مناسب و استفاده از ماسک تنفسی
- محفظۀ عایقبندی شده تا گرما به محل کار سرایت نکند و از دستگاه خارج نشود
- محفظۀ گرمایش سریع، تا برای شروع چاپ یک ساعت یا بیشتر منتظر نمانید
- اکسترودر دوگانه، تا بتوانید از متریالهای دیگری غیر از PEEK برای تولید ساپورت استفاده کنید و در هزینه صرفه جویی نمایید و همچنین در زمان جداسازی قطعه دردسر کمتری داشته باشید.
- ساختار نازل تمام فلزی
- خشککن فیلامنت یکپارچه، تا متریال PEEK شما همیشه آمادۀ استفاده باشد
- خنک کنندۀ قابل کنترل برای جلوگیری از تاب برداشتن
- قابلیت چاپ سریع
- دوربین تعبیه شده برای نظارت مداوم بر چاپ
- هایبرنیت یا محافظ قطع برق که باعث می شود در صورت توقف، کار دوباره از همان جای قبلی ادامه پیدا کند
- حسگرهایی برای تشخیص اینکه آیا فیلامنت کافی برای تکمیل کار وجود دارد یا خیر
- حسگرهایی برای تشخیص گیر کردن فیلامنت
حالا بیایید نگاهی بیندازیم به بهترین برندهای تولیدکننده دستگاه چاپگر3 بعدی سازگار با فیلامنت PEEK که در طیف وسیعی از اندازه و قیمت، از نسخه های رومیزی مناسب اداره گرفته تا ماشینهای تولیدی با حجم بالای کارگاهی، فهرست کرده ایم.
1- پرینترهای سه بعدی رومیزی مناسب فیلامنت پیک Peek Filament
چاپگرهای زیر کوچک هستند تا در کنار یا روی میز کارتان قرار بگیرند و می توانند قطعات کوچک تا متوسط را بصورت تکی و دسته ای، بعنوان نمونه های اولیه تولید کنند. این مدلها برخی از ویژگیهای غیرضروری پسرعموهای غولپیکر خود را ندارند، اما همچنان می توانند قطعات فلزمانند را با تمام ویژگیهای چاپ PEEK به شما ارائه دهند. این دستگاهها بخاطر اندازۀ کوچک برای دفاتر اداری مناسب هستند، اما همچنان باید به نکات ایمنی توجه کنید و تهویۀ خوبی داشته باشید.
Technology FDM
Price $6,500
Max. Extruder Temp 450°C
Max. Bed Temp 160°C
Max. Chamber Temp 90°C
Min. Resolution 50 microns
دستگاه Funmat HT ساختۀ تولید کنندۀ چینی Intamsys است (آنها دستگاههای بزرگتری هم دارند). این دستگاه ویژگیهای متنوعی دارد که معمولاً در پرینترهای سه بعدی پیشرفته تر و صنعتی دیده می شود و همین امر آنرا برای چاپ فیلامنت PEEK عالی می کند. این پرینتر دارای یک محفظۀ عایق دمای ثابت تا 90 درجۀ سانتیگراد و یک زنگ هشدار اتمام فیلامنت برای هشدار به کاربر است. این پرینتر یک دوربین نظارت داخلی دارد تا کاربر بتواند از راه دور بر چاپ نظارت داشته باشد. علاوه بر PEEK، می تواند با PEI، Nylon، PPSU، Ultem و ABS هم کار کند.
دستگاه های بزرگ تر Intamsys مناسب متریال PEEK شامل Funmat Pro 410 و مدل بزرگتر یعنی Pro 610 HT می شود. مدل 410 یک نسخۀ بزرگتر از Funmat HT (305x305x406 میلیمتر) است که نازل آن می تواند داغتر شود. این دستگاه دارای نازل های دوگانه، جعبۀ گرمکن فیلامنت، قابلیت بازیابی پس از قطع برق برای ادامۀ کار، سیستم خنک کنندۀ مایع برای کنترل دمای پایدارتر و چیزی است که شرکت آن را محافظ گرمای بیش از حد می نامد.
دستگاه Pro 610 HT تمام ویژگیهای 410 را دارد، اما دارای حجم ساخت عظیمی است (610x508x508 میلیمتر) و ویژگیهایی مانند ترازبندی خودکار بستر، تمیزکنندۀ خودکار نازل، نظارت بر فیلامنت و اتصال وایفای را برای صرفه جویی در زمان ارائه می دهد.
همۀ پرینترهای Intamsys دستگاه های متریالِ باز محسوب می شوند، یعنی شما می توانید برند و نوع فیلامنت را خودتان انتخاب کنید و محدود به مواد برند سازنده دستگاه نخواهید بود.
Technology FDM
Price $15,000
Max. Extruder Temp 450°C
Max. Bed Temp 175°C
Max. Chamber Temp 65°C
Min. Resolution 10 microns
T850P یک پرینتر متریال PEEK و PEI رومیزی است که توسط شرکت هلندی Tractus3D ساخته شده است. این تنها چاپگر دلتای رومیزی در این فهرست است که قابلیت کار با PEEK را دارد. قاب آن از جنس آلومینیوم و پلیکربنات است که آنرا سبک وزن و در عین حال پایدار می کند. این دستگاه به صفحه نمایش لمسی 5 اینچی، تراز خودکار بستر و حسگر فیلامنت مجهز است.
این چاپگر به شما اجازه می دهد که نمونه های اولیه را با فیلامنتهایی مانند PEEKQ، Ultem، PEEK پر شده با کربن و همچنین مواد معمولی از جمله PLA و فیلامنت PETG چاپ کنید.
Technology FDM (dual extruders)
Price $17,000
Max. Extruder Temp 500°C
Max. Bed Temp 200°C
Max. Chamber Temp 120°C
Min. Resolution 40 microns
شرکت چینی CreatBot چاپگر PEEK-300 را ارائه کرده است که می تواند قطعات را با طیف گسترده ای از مواد پیشرفته، از PLA و TPU گرفته تا نایلون، PVA، Ultem و البته PEEK، به علاوۀ هشت مورد دیگر، تولید کند. اکسترودرهای دوگانۀ آن در چاپ متریال ساپورت کارایی دارند.
CreatBot پرینترهای زیادی عرضه کرده است اما PEEK-300 را در سال 2019 معرفی کرد تا به تقاضای رو به رشد پرینترهای سازگار با این متریال پرکار پاسخ دهد و در این راستا روی هات اِند، بستر چاپ و محفظۀ دستگاه کار کرد.
PEEK-300 دارای یک پلتفرم ساخت از جنس ورق فیبر کربن است تا جداسازی قطعه راحت تر انجام شود. فیلتر هوای HEPA نیز برای جذب ناخالصی ها و گازهایی که حین چاپ در دمای بالا ایجاد می شوند، تعبیه شده است.
دستگاه کوچک تر CreatBot F430 نیز با PEEK کار می کند، هرچند هنوز سر و صدای چندانی به پا نکرده است.
Technology FDM
Price $46,000
Max. Extruder Temp 540°C
Max. Bed Temp 160°C
Max. Chamber Temp 220°C
Min. Resolution 50 microns
دستگاه P220، از شرکت آلمانی Apium، می تواند با متریال هایی مانند PEKK، PEI، PEEK، PEEK فیبر کربن و PEEK شیشه ای کار کند.
شرکت سازنده می گوید که «سیستم گرمایش تطبیقی» آن می تواند مناطق ضروری را گرم کند و سایر مناطق را خنک تر نگه دارد تا از سختی و استحکام کافی اطمینان حاصل شود. این سیستم هندسۀ چاپ را تجزیه و تحلیل می کند و قدرت گرمایش را بر اساس آن تنظیم می نماید. دستگاه برای نظارت بر فرایند چاپ دارای یک دوربین و سیستم ثبت دماست که چاپگر را قادر می سازد تا در صورت بروز انحراف در پرینت، بطور مستقل مداخله کند. چاپگر همچنین به شما اطلاع می دهد که چه زمانی نیاز به تعمیر و رسیدگی دارد.
P220 جزو چاپگرهای متریالِ باز است، یعنی می توانید تقریباً با هر ماده ای، قطعات را چاپ کنید، حتی فیلامنتهای فلزی که قطعات فلزی را می سازند.
Apium همچنین خشک کن فیلامنت Apium را عرضه کرده است که مشکلات مربوط به رطوبت را کاهش می دهد و میزان موفقیت چاپ را به میزان قابل توجهی بالا می برد.
این دستگاه صدای بسیار کمی دارد که آنرا برای محیط های اداری مناسب می سازد. همچنین دارای نازل قابل تعویض و سیستم تعویض فیلامنت آسان است.
Technology FDM
Price $50,000
Max. Extruder Temp 500°C
Max. Bed Temp 150°C
Min. Resolution 15 microns
Roboze یک شرکت سازندۀ پرینترهای سه بعدی ایتالیایی است که در دستگاه های سازگار با دمای بالا برای چاپ PEEK چهار گزینه را ارائه می دهد: Plus Pro در سایز رومیزی (که تازه در جولای 2022 به جای One+400 Extreme عرضه شد)، Argo 500 و Argo 350 که بزرگتر و صنعتی هستند و دستگاه عظیم Argo 1000 با حجم ساخت 1000x1000x1000 میلیمتر که از سال 2022 عرضه شد.
این شرکت تجربۀ زیادی در زمینۀ PEEK دارد و کوچک ترین چاپگر آنها، یعنی Plus Pro، ویژگی های زیادی را ارائه می دهد که معمولاً در مدلهای صنعتی تر دیده می شود، مانند اتوماسیون کامل تمام مراحل فرایند چاپ از بارگذاری متریال تا کالیبراسیون بستر چاپ. هرچند این دستگاه محفظۀ گرمکن ندارد، نسخه های بزرگ تر Argo دارای محفظۀ گرم کننده هستند.
Plus Pro می تواند با متریال هایی مانند PLA، ABS، TPU انعطاف پذیر و البته PEEK، از جمله Carbon PEEK (PEEK حاوی فیبرهای کربن تقویتی) کار کند.
همۀ دستگاه های Roboze دارای چیزی هستند که این شرکت آن را سیستمِ بدونِ تسمه می نامد. Roboze می گوید با حذف تسمه های لاستیکی، (در محورهای حرکتی پرینترهای سه بعدی مورد استفاده قرار میگیرند) و جایگزینی چرخ دنده ها، حرکت ثابتی را ایجاد کرده، پس چاپگرهای آنها می توانند دقت و تکرارپذیری بهتری ارائه دهند.
Technology FDM (dual extruders)
Price $58,000
Max. Extruder Temp 480°C
Max. Bed Temp 220°C
Max. Chamber Temp 200°C
Min. Resolution 200 microns
شرکت لهستانی Zortrax، پرینتر سه بعدی اکسترودر دوگانۀ Endureal را با ویژگی های حرارتی ایدهآل برای پلیمرهای پیشرفته مانند PEEK عرضه کرده است. این شرکت می گوید که دمای فیلامنت در طول فرایند چاپ بمنظور دستیابی به بهترین دقت و خواص مکانیکی بهینه، با دقت و شدت کنترل می شود.
این پرینتر دارای ویژگی بازپخت خودکار است، که پس از پایان چاپ انجام می شود تا خواص مکانیکی قطعات را افزایش دهد. این پرینتر همچنین دارای محفظۀ گرم فیلامنت، محافظ قطع برق، دوربین تعبیه شده در محفظه برای ارائۀ ویدیوی زنده از فرایند چاپ و حسگرهایی برای تشخیص و هشدار گیر کردن یا اتمام فیلامنت است. این حسگرهای همچنین می توانند به شما بگویند که آیا فیلامنت کافی برای تکمیل چاپ بارگذاری شده است یا خیر.
Endureal مجهز به شبکه را می توان با سرویس مدیریت چاپ Zortrax inCloud از راه دور مدیریت کرد.
Technology FDM
Price $60,000
Max. Extruder Temp 500°C
Max. Bed Temp 300°C
Max. Chamber Temp 315°C
Min. Resolution 20 microns
اشتیاق شرکت Orion AM به ماده PEEK باعث شد که آنها دستگاهی تولید کنند که پرینت را از همۀ جهات تا 300 درجۀ سانتیگراد گرم میکند و علاوه بر این دارای یک محفظۀ گرم و یک نازل فوق گرم است. این شرکت می گوید که فناوری گرمایش تابش حرارت، که در حال ثبت اختراع آن هستند، به داخل متریال نفوذ می کند و به لایه ها اجازه می دهد تا بخوبی با هم ترکیب شوند و بنابراین قطعات از نظر استحکام، تراکم و قدرت یکدست تر می شوند. گرمایش تابشی نه تنها متریال را در دمای بالا نگه می دارد و از انقباض و تاب برداشتن آن جلوگیری می کند، بلکه مهم تر از آن، به مواد نیمه بلوری مانند PEEK اجازه می دهد تا ساختارهای کریستالی تشکیل دهند و خواص مکانیکی برتری به خود بگیرند.
Orion AM می گوید که قطعات تولیدی آنها با قطعات قالب گیری تزریقی برابری می کند. در دو پژوهش اخیر، یکی با متریال شرکت Solvay و دیگری با متریال شرکت Evonik، قطعات تولیدی M150 از نظر استحکام بهتر از قطعات قالب گیری بودند، حتی در محور Z.
دستگاه تک اکسترودر A150 علاوه بر PEEK با طیف وسیعی از پلیمرهای پیشرفته از جمله PA12، PA6، PPSU، Ultem و موارد دیگر سازگار است. برخی دیگر از ویژگی های A150 عبارتند از هد چاپ قابل جداسازی و قابل تنظیم، صفحۀ ساخت قابل جداسازی و صفحه نمایش لمسی 7 اینچی.
2- پرینترهای سه بعدی کارگاهی مناسب فیلامنت پیک Peek Filament
برای چاپ PEEK در ظرفیت صنعتی، این چاپگرها کارایی دارند. این دستگاه ها به تخصص بیشتر (و فضای زیاد) نیاز دارند، اما به گونه ای طراحی شده اند که کارآمد باشند و ویژگی ها و حجم ساخت بیشتری ارائه دهند.
Technology FDM (Quad Extruders)
Price $110,000
Max. Extruder Temp 500°C
Max. Bed Temp 300°C
Max. Chamber Temp 250°C
Min. Resolution 50 microns
پرینتر Spectral 30 با فناوری FDM از شرکت ایتالیایی 3ntr یک دستگاه صنعتی با دمای بالا و چهار نازله است. صفحۀ چاپ کربنی و دارای پوشش این دستگاه را می توان تا دمای چشمگیر 300 درجۀ سانتیگراد گرم کرد و پس از اتمام چاپ صفحه را با مکانیزم سادۀ قفل مغناطیسی به سادگی جدا کرد. Spectral 30 قادر به پرداخت طیف گسترده ای از مواد مانند PC، ABS، PETG، PEEK، Ultem و PPSU است.
سایر ویژگیها عبارتند از ترازبندی خودکار بستر، خنک کنندۀ یکپارچه و پلاگینی که حاوی مشخصات تمام مواد واجد شرایط برای دستگاه است. تنها کاری که باید انجام دهید این است که متریال مورد نظر یا ترکیب مواد مورد نظر را انتخاب کنید و تنظیمات بهینه شده برای پرینت را اتخاذ نمایید. علاوه بر این، Spectral دارای حسگر تشخیص خودکار اتمام متریال می باشد.
این دستگاه با ماژول خشک کن فیلامنت Vento مجهز به فنِ 600 وات و فضایی برای رول 5 کیلوگرمی، خشک کردن و ذخیره سازی فیلامنت را بخوبی انجام می دهد. خشک کن دارای مانیتوری است که نقطۀ چگالش را تشخیص می دهد و پس از آزمایش اولیه، بتدریج رطوبت را کاهش داده و آنرا روی 5 درصد حفظ می کند.
(IDEX=اکسترودرهای مستقل) Technology FDM
Price $155,000
Max. Extruder Temp 550°C
Max. Bed Temp 100+°C
Max. Chamber Temp 200°C
Min. Resolution 5 microns
شرکت Essentium مستقر در تگزاس شرکت دیگری است که در تولید پرینترهای سه بعدی با دمای بالا تخصص دارد. دستگاههایHSE 180 HT، HSE 280i HT و مدل جدید HSE 240 HT جزو دستۀ متریال باز محسوب می شوند و دارای سخت افزاری هستند که PEEK را براحتی مدیریت می کند.
این شرکت می گوید که دستگاه هایشان، همانند Orion 3D، فقط قطعه و نه کل محفظه، را با انرژی ثابتی که قابل تنظیم تر و دقیق تر است گرم می کند، به علاوۀ این که انرژی کلی کمتری مصرف می کند.
هر دو مدل 280i و 240 دستگاههای اکسترودر دوگانه مستقل (IDEX) با حالتهای چاپ متعدد، مانند حالت کپی و ساپورت، هستند؛ در حالیکه پرینتر HSE 180 HT یک پرینتر تک اکسترودر با یک حالت چاپ است. مورد چشمگیر این است که اکسترودرهای مستقل دوگانه در واقع در هر دو محور X و Y مستقل هستند. این فناوری نه تنها چاپ ساپورت را سرعت می بخشد، بلکه چاپ چندماده ای را برای کاربران ممکن میسازد تا خواص مواد با سرعت بالای چاپ همراه شود. این اکسترودر دوگانۀ «واقعی»، آنطور که شرکت آن را می نامد، پرینتر را قادر می سازد تا قطعات مختلف، مثلاً دو طرف قالب، چاپ چند ماده ای یا متریال ساپورت قابل حل را در محفظۀ ساخت عظیم خود (695x495x600 میلیمتر) بطور همزمان تولید کند.
نکتۀ متمایز در پرینترهای Essentium سرعت چاپ استثنایی آنها است که با استفاده از موتورهای سروو خطی تا 500 میلیمتر بر ثانیه و سرعت حرکت تا 1 متر بر ثانیه می رسد.
Technology FDM (dual extruders)
Price $30,000
Max. Extruder Temp 500°C
Max. Bed Temp 160°C
Max. Chamber Temp 85°C
Min. Resolution 40 microns
3DGence، سازندۀ پرینترهای صنعتی لهستانی، سه دستگاه کار با PEEK به نامهای F340، F421 و F350 دارد که اولی از همه کوچک تر است.
یکی از ویژگی های متمایز دستگاه های 3DGence، ماژول های هد چاپ قابل تعویض هستند که می توانید بسته به نوع متریال خود آنها را تغییر دهید. این ویژگی به شما امکان می دهد که بدون نیاز به تمیز کردن هد چاپ، از PLA گرفته تا PEEK را روی یک دستگاه چاپ کنید. محفظۀ چاپ F340 قادر به حفظ دمای 85 درجۀ سانتیگراد است، در حالی که F350 و F421 می توانند گرم تر شوند (به ترتیب تا 140 درجه و 180 درجۀ سانتیگراد).
F340، مانند سایر پرینترهای صنعتی در این سطح، خشک کن فیلامنت، ترازبندی خودکار و صفحۀ ساخت سرامیکی گرم شونده را ارائه می دهد. F421 یک چاپگر پرسرعت PEEK است که سرعت چاپ آن تا 400 میلیمتر بر ثانیه و سرعت حرکت آن تا 1 متر بر ثانیه می رسد.
Technology FDM (Dual Extruders)
Price $50,000
Max. Extruder Temp 480°C
Max. Bed Temp 250°C
Max. Chamber Temp 250°C
Min. Resolution 10 microns
MiniFactory – که نباید با مخزن اوپن سورس فایل MyMiniFactory اشتباه گرفته شود – یک تولیدکننده فنلاندی است که بر دستگاههای صنعتی با دمای بالا تمرکز دارد. پرینتر اولترای آنها دارای سیستم متریالِ باز است و می تواند طیف وسیعی از ترموپلاستیکها را مدیریت کند و همچنین از قابلیت هایی مانند کالیبراسیون خودکار، پرداخت نهایی خودکار و یکپارچه و فیلتر کربن قابل تعویض برخوردار است. حجم ساخت آن 180x180x180 میلیمتر است.
این دستگاه همچنین دارای موتورهای سروو، بال اسکرو و راهنماهای خطی است تا از چاپ دقیق و قابل تکرار قطعات بزرگ اطمینان حاصل شود. این دستگاه برای گرم شدن و تثبیت دمای محفظۀ چاپ روی دمای 220 درجۀ سانتیگراد تنها به 30 دقیقه زمان نیاز دارد. محفظۀ گرمکن فیلامنت این دستگاه رطوبت را کنترل می کند و در صورت نیاز به فرایند خشک کردن فعال می شود.
برای ساده تر کردن فرایند چاپ، در مدل MiniFactory Ultra Basic می توانید انتقال داده ها را از طریق USB انجام دهید. یا می توانید یکی از روشهای امن Security را انتخاب نمایید، (باید انتقال داده ها را از طریق اتصال وایفای یا LAN انجام دهید). شرکت سازنده می گوید که فناوری آنها برای استفادۀ روزانۀ صنعتی طراحی شده است و تا پنج سال ضمانت ارائه می دهد.
(IDEX=اکسترودرهای مستقل) Technology FDM
Price $50,000
Max. Extruder Temp 500°C
Max. Bed Temp 200°C
Max. Chamber Temp 135°C
Min. Resolution 10 micron
چاپگر بزرگ Aon M2 ساخت کانادا، تنها پرینتر شرکت Aon3D است و برای طیف وسیعی از کاربردها از جمله تولید ابزار، قطعات و لوازم جانبی، قطعات مصرفی و نمونه سازی سریع طراحی شده است.
M2 دارای اکسترودرهای دوگانۀ مستقل است و برای چاپ ترموپلاستیکهای پیشرفته طراحی شده است. این دستگاه متریالِ باز محسوب می شود، بنابراین می تواند با طیف وسیعی از برندهای متریال، از جمله DSM، Sabic، Solvay، Infinite Material Solutions و موارد دیگر کار کند و برای هر یک از آنها پروفایل جداگانه دارد.
M2 برای تثبیت خواص قطعه از کنترل دما بهره می برد؛ یک سیستم بستر جدید که از صفحۀ ساختِ گرم شونده در خلأ استفاده می کند تا زمان چرخه ها را سریع تر کند و چسبندگی بستر را از طریق انتخاب صفحۀ ساخت قابل تنظیم نماید؛ همچنین، رویکردی کاملاً جدید برای کالیبراسیون و ترازبندی خودکار بستر ارائه می دهد.
Technology FDM
Price $160,000
Max. Extruder Temp 450°C
Max. Bed Temp 250°C
Max. Chamber Temp 350°C
Min. Resolution 130 microns
پرینترهای FDM صنعتی شرکت Stratasys قطعات را با فیلامنت PEKK تولید می کنند، نه با PEEK. این شرکت متریال PEKK خود را با نام Antero 800NA عرضه می کند که به گفتۀ خودشان پردازش آن بسیار آسان تر از PEEK است و در عین حال بسیاری از مزایای مشابه را ارائه می دهد.
Fortus 450mc و F900 دو دستگاه عالی برای کار در دمای بالا، هنوز متریالِ باز محسوب نمی شوند (هرچند به زودی خواهند شد)، بنابراین Antero 800NA و دو نوع Ultem تنها گزینه های شما در خانوادۀ PEAK هستند. البته این امر مشکل بزرگی محسوب نمی شود، چون مهندسان Stratasys پارامترهای چاپ Antero را در Fortus 450mc و دستگاه بزرگ تر یعنی F900 آزمایش کرده و سنجیده اند تا از چاپ بدون خطا اطمینان حاصل کنند.
Fortus 450mc یکی از پرطرفدارترین پرینترهای Stratasys است که بطور گسترده برای چاپ نایلون و اغلب در محیط های تولیدی استفاده می شود. این دستگاه با نرم افزار GrabCAD جفت می شود و به شما اجازه می دهد که مستقیماً فرمت های CAD را چاپ کنید و تنظیمات قطعه و متریال را برای صرفه جویی بیشتر انجام دهید.
F900 دستگاه بزرگتر این شرکت برای کار در دمای بالا است که در سه نسخه موجود است: F900، F900 AICS (طراحی شده برای قطعات هواپیما) و F900 Pro که از رزین Ultem استفاده می کند. F900 را می توان با یک کیتِ شتاب دهنده تقویت کرد تا سرعت چاپ بیشتر شود.
3- پرینترهای سه بعدی متریال PEEK مخصوص پزشکی
PEEK متریالی بسیار کارآمد در پزشکی است زیرا زیست سازگار است، قابلیت استریل شدن دارد و نسبت وزن به استحکام مناسبی دارد. میتوان از آن برای پروتز، ایمپلنت و سایر محصولات مشابه استفاده کرد. هرچند بسیاری از پرینترهای دیگر این فهرست نیز می توانند چاپ های PEEK مرتبط با پزشکی یا مراقبت های بهداشتی را انجام دهند، دستگاههای زیر بطور ویژه برای این کاربرد طراحی شده اند.
Technology FDM
Price $62,000
Max. Extruder Temp 540°C
Max. Chamber Temp 280°C
پرینتر M220 توسط تولیدکنندۀ آلمانی Apium برای تولید محصولات پزشکی و ایمپلنت با استفاده از فیلامنت PEEK طراحی شده است (این چاپگر معیارهای سازگار زیستی برای دستگاه های پزشکیِ چاپ PEEK را تا درجۀ 3 برآورده می کند). این شرکت انواع مختلفی از متریال PEEK را تولید می کند و همچنین متریال باز محسوب می شود. حجم ساخت این دستگاه 120x130x130 میلیمتر است و با صدایی کمتر از 70 دسیبل کار می کند.
مهمترین چیز در طراحی این دستگاه، سیستم فیلتر هوای داغ است که محیط چاپ استریل را تضمین می کند. تمام قطعات M220 که با فیلامنت تماس دارند از PEEK، تیتانیوم، فولاد 316L و PTFE ساخته شده اند که همگی از نظر پزشکی سازگار هستند.
M220 دارای سیستم دوربین است تا بتوانید از راه دور بر چاپ خود نظارت کنید. این پرینتر نرم افزار مخصوص خود را دارد که کار با آن آسان است.
Technology FDM
مشاوره ای :Price
Max. Extruder Temp 500°C
Max. Bed Temp 300°C
Max. Chamber Temp 250°C
Min. Resolution 200 microns
Kumovis R1 محصولی است که برای کاربردهای پزشکی مانند تولید ایمپلنت طراحی شده است. شرکت 3D Systems، که یک غول تولید افزایشی محسوب می شود، بتازگی این استارت آپ آلمانی را خریداری کرده است.
Kumovis روی مکانیک تکرارپذیر پرینتر و دقت ابعادی آن تمرکز کرده بود تا از جا شدن قطعات در دستگاه مطمئن شود. این دستگاه دارای سرعت چاپ 100 تا 3000 میلیمتر بر ثانیه، ترازبندی خودکار بستر و سیستم متریال باز است. این چاپگر از نرم افزار برش مبتنی بر Voxel (روش ابداعی خاص در پردازش سه بعدی) استفاده می کند و قابلیت اتصال اترنت و یواسبی نیز دارد. همچنین، دارای یک سیستم مدیریت دمای ثابت برای گرم کردن یکنواخت محفظۀ ساخت و بهبود چسبندگی لایه ها است. می توانید محفظه را به محیطی استریل تبدیل کنید و برای اطمینان از تمیزی بیشتر، یک فیلتر HEPA به آن بیفزایید. این امر جلوی وجود ذرات مضر را در محفظه می گیرد.
این پرینتر سه بعدی برای تولید در محیط های استریل طراحی شده و می تواند مطابق با استانداردهای پزشکی تمیز شود. محفظۀ ساخت دارای استاندارد ایزو7 است.
جمع بندی:
اگر در کشورهای پیشرفته زندگی کنید، حتی درصورتیکه برای خرید چاپگر مناسب متریال PEEK آماده نباشید، راهکار وجود دارد؛ خدمات تولید افزودنی بر حسب تقاضا برای نیازهای PEEK و PEKK بصورت آنلاین در دسترس قرار گرفته است. اگر با این طیف مواد صنعتی تازه کار باشید، آزمایش با چند قطعه چاپ شده توسط یک شرکت خدمات دهنده قراردادی ممکن است بهترین راه برای اثبات کارایی آن با اهدافتان باشد. بسیاری از سرویسهای آنلاین خدمات چاپ، آپشن ماده PEEK را ارائه می دهند و همچنین این ماده مدتهاست بعنوان گزینه قالب گیری تزریقی از تولید کنندگانی که در پلیمرهای با دمای بالا تخصص دارند، ارائه می شود.