Conozca sus materiales:polieteretercetona (PEEK)

PEEK se concibió por primera vez en 1978, hace relativamente poco tiempo según los estándares de fabricación, como un material resistente a altas temperaturas para el aislamiento de cables. Durante los últimos 50 años, PEEK se ha convertido en uno de los materiales más utilizados para aplicaciones de alto rendimiento.

De hecho, PEEK es una de las poliariletercetonas (o PAEK) más comúnmente fabricadas para series de producción a gran escala. Para aprovechar al máximo este material versátil y adaptable, los ingenieros y los equipos de productos deben familiarizarse con las propiedades, características y limitaciones de PEEK.

¿Qué es PEEK?

PEEK es un polímero creado por polimerización de crecimiento escalonado, en el que la cadena del polímero se duplica con cada paso de polimerización. Este material cuenta con una increíble resistencia eléctrica junto con resistencia al calor, resistencia al desgaste y resistencia a la fatiga. PEEK también es resistente a la fluencia, lo que significa que conservará su forma en entornos hostiles y altas temperaturas, y cuando se someta a tensión mecánica. Además de ser resistente, PEEK es liviano y fácil de fabricar.

Dado que PEEK es físicamente liviano pero muy resistente a las sustancias corrosivas, es muy adecuado para una variedad de métodos de fabricación. PEEK se puede procesar mediante moldeo por inyección o fabricación aditiva, donde su alto punto de fusión permite avances y velocidades más rápidos. PEEK también se puede fabricar mediante mecanizado CNC. En todos los métodos de fabricación, PEEK ofrece repetibilidad y precisión de componente a componente y puede producir piezas con tolerancias estrictas.

El PEEK puro y sin relleno es bastante duradero por sí solo, pero el PEEK también se suele reforzar con fibras de carbono o de vidrio para que se vuelva menos quebradizo. El PEEK con fibra de vidrio ofrece más rigidez que el PEEK sin carga y se usa a menudo en las industrias del petróleo y el gas para evitar reacciones deficientes al vapor, los productos químicos y las altas temperaturas.

Una desventaja del PEEK relleno de vidrio es su tendencia a desgastar las piezas de acoplamiento. PEEK relleno de carbono tiene una mayor resistencia a la compresión, lo que reduce drásticamente su tasa de expansión y admite una mejor resistencia al desgaste y capacidades de carga. PEEK relleno de carbono también tiene más conductividad térmica, lo que aumenta la vida útil y el rendimiento de una pieza.

Propiedades y especificaciones mecánicas del PEEK

PEEK se desarrolló como un plástico resistente a altas temperaturas y solo se funde a temperaturas extremadamente altas. PEEK también libera muy pocas emisiones de humo y gases tóxicos cuando se expone al fuego, lo que reduce los peligros cuando se encuentra cerca de llamas o calor extremo. Esto hace que PEEK sea una opción excelente para los métodos de fabricación que requieren calentamiento y fusión, como el moldeo por inyección.

Algunas otras especificaciones mecánicas para PEEK puro y sin relleno incluyen:

• Resistencia a la tracción :14.000 psi
• Módulo de tracción :590.000 psi
• Absorción de agua :0,50 % en 24 horas
• Punto de fusión :de 343°C (casi 650°F)
• Clasificación de inflamabilidad UL 94 V-0 :(0.059″ de espesor)

PEEK también es altamente resistente a los productos químicos y a la abrasión, y puede mantener su forma durante la exposición continua al agua caliente o al vapor. PEEK también es resistente a la biodegradación y puede sobrevivir en condiciones naturales extremas, como entornos y temperaturas intensos.

Consideraciones clave para fabricar con PEEK

PEEK es un material muy adaptable, pero hay algunas consideraciones de ingeniería que se deben tener en cuenta para garantizar los mejores resultados. Por ejemplo, aunque PEEK es muy resistente al calor, no disipa bien el calor y debe enfriarse durante el mecanizado para evitar roturas o deformaciones. Esto se puede lograr usando refrigerantes líquidos estándar, pero hacerlo puede afectar la biocompatibilidad. En los casos en que los productos de PEEK requieran contacto humano directo, el aire presurizado es la mejor alternativa para enfriar el PEEK.

Se recomienda una temperatura de molde de 160 °C a 190 °C (320 °F a 374 °F) cuando se usa PEEK, ya que esto ayudará a minimizar la deformación y producir una cristalización óptima. Cuando utilice PEEK para la fabricación aditiva, la temperatura de la boquilla de impresión debe ser de 360 ​​°C a 400 °C (680 °F a 752 °F) con una cama calentada de 120 °C (248 °F).

Otras consideraciones incluyen:

• Menor elongación :Dado que PEEK tiene una elongación menor que otros plásticos, puede agrietarse si lo perfora profundamente. A menudo se requiere un manejo especial para minimizar las grietas por calor y otros daños por estrés interno.

• Susceptibilidad al agrietamiento :El recocido también es necesario cuando se utiliza PEEK. Este proceso ayuda a reducir la posibilidad de grietas y deformaciones en la superficie de tensión, a las que PEEK es propenso durante el mecanizado. Según la cantidad de PEEK que se vaya a mecanizar, podrían ser necesarias varias etapas de recocido.
• Elección de herramienta :A menudo, puede mecanizar PEEK con herramientas de corte de carburo de silicio. Es posible que se requieran herramientas de diamante cuando se usa PEEK con relleno de carbono o cuando se intenta lograr tolerancias estrictas. Además, asegúrese de que sus herramientas de corte no se hayan utilizado anteriormente en metales para evitar la contaminación.

Aplicaciones PEEK populares

Hay tres industrias principales que utilizan componentes de PEEK:el sector industrial, el sector de la salud y la industria de alimentos y bebidas.

Aplicaciones industriales

El PEEK de grado industrial es intrínsecamente puro y admite una alta estabilidad mecánica y química. Esto minimiza la contaminación y maximiza los esfuerzos de seguridad para aplicaciones químicas y energéticas, así como para componentes en las industrias automotriz, aeroespacial y electrónica. PEEK puede incluso superar a los metales, como el acero inoxidable, cuando se trata de ruedas y bombas industriales.

Aplicaciones médicas

PEEK puede crear componentes para la industria de la salud, como dispositivos ortopédicos y dispositivos de fusión espinal. PEEK también se puede usar para implantes dentales, tapones de cicatrización y más cuando se fabrica con métodos biocompatibles.

Aplicaciones de alimentos y bebidas

PEEK fue aprobado recientemente por la Administración de Drogas y Alimentos de los EE. UU. (FDA) para el contacto humano seguro cuando se prepara adecuadamente. Ahora, PEEK se está abriendo camino en la industria de alimentos y bebidas para su uso en componentes como utensilios de cocina, dispensadores y boquillas de bebidas y aplicaciones de procesamiento.

¿Por qué elegir PEEK?

PEEK se puede procesar por fusión sin crear gases corrosivos, lo que lo hace extremadamente seguro y efectivo para usar con moldeo por inyección y fabricación aditiva. El alto punto de fusión de PEEK también lo abre a las posibilidades de mecanizado CNC, ya que las herramientas de movimiento rápido pueden cortar PEEK sin provocar ninguna fusión.

La fabricación de PEEK con cualquiera de estos métodos da como resultado un buen rendimiento mecánico y consistencia entre las piezas. PEEK también puede admitir diseños y geometrías complejos con fabricación aditiva; de hecho, PEEK ofrece una resistencia a la tracción y un módulo de tracción significativamente más altos que la polietersulfona (PES), un competidor de materiales primarios.

PEEK es más resistente al calor que el PES y el sulfuro de polifenileno (PPS), otro material que los equipos de productos suelen cambiar por PEEK. Mientras que el PES se puede utilizar hasta los 220 ºC y el PPS puede soportar un uso continuo hasta los 250 ºC, el PEEK ni siquiera empieza a derretirse a estas temperaturas. PEEK ofrece una resistencia química y al agua similar a la del PPS, al mismo tiempo que cuenta con un mayor control de la temperatura, lo que da como resultado un rendimiento superior total en aplicaciones de alta temperatura.

Primeros pasos con PEEK

PEEK es un polímero relativamente nuevo que ofrece una increíble resistencia al calor, resistencia eléctrica y resistencia a la corrosión. Junto con su durabilidad, PEEK es liviano e increíblemente procesable, lo que permite ciclos de producción precisos y consistentes incluso cuando se utilizan tolerancias estrictas. Los equipos de productos deben realizar su propia investigación para determinar si PEEK es el material adecuado para una pieza en particular, pero tomar estas decisiones es mucho más sencillo con la ayuda de un fabricante de confianza.

En Fast Radius, estamos dedicados a ayudarlo a alcanzar sus objetivos de fabricación. Nuestro experto equipo de fabricación tiene experiencia con una amplia variedad de tipos de materiales y métodos de fabricación. Si cree que PEEK es el material adecuado para su próximo proyecto, lo guiaremos a través de todo el proceso de fabricación, desde la selección del material hasta el lanzamiento. Contáctenos hoy.

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