ULTEM & PEEK：高性能 3D 打印材料的终极指南

工业级制造应用对高性能热塑性塑料（如 PEI、PAEK 和 PPSU）的需求越来越大。在增材制造领域，以长丝形态使用 PEI、PAEK 和 PPSU 这些热塑性塑料进行3D打印,熔融沉积成型(FDM)是最常用的技术。在今天的教程中，我们将探索使用高性能热塑性塑料进行 3D 打印的过程，包括使用这些材料时的优缺点、应用和关键的 3D 打印要求。

为什么要使用高性能热塑性塑料？

高性能热塑性塑料在众多 3D 打印材料（包括 PLA 和 ABS）中是独一无二的，因为它们具有出色的机械性能，尤其适用于工程方面的应用。强度、耐用性、耐热性和耐化学性是使让高性能热塑性塑料家族在一系列工业应用中备受追捧的原因之一。

PEI（ULTEM）

聚醚酰亚胺 (PEI)是一种高性能工程热塑性塑料，呈琥珀色或透明色。它另一个更广为人知的名字是ULTEM，ULTEM有两个主要产品——ULTEM 9085和ULTEM 1010。

ULTEM 9085优点：自阻燃性：该材料符合 FST 标准，并已通过飞机部件认证。

高强度重量比：使用 ULTEM 9085 3D 打印的零件比某些金属零件（例如铝）轻得多，同时也有可与金属相比的冲击强度。这对于航空航天等行业尤其有益，在这些行业中，飞机的重量与消耗的燃料量有直接相关性。

高耐热性： ULTEM 9085 的热变形温度为 167°C。

耐化学性： ULTEM 9085 可耐受多种化学品，例如汽车用液体、大部分溶剂和酒精等

ULTEM 9085 的特性使其成为航空航天和汽车行业应用的理想选择，能够生产制作高性能的终端零部件，成为轻质的金属替代品。例如，ULTEM 9085 可用于 3D 打印飞机和地面车辆的内部组件、管道系统或电气外壳。

ULTEM 1010优点： 高抗拉强度：ULTEM 1010 在所有 FDM 长丝中具有非常高的抗拉强度，从而能够制成坚固耐用的部件。

热稳定性高：该材料具有优良的热稳定性和耐热性，还可以承受蒸汽灭菌（高压灭菌）。

生物相容性（ISO 10993/USP Class VI 认证）。

其他： 唯一获得 NSF 51 食品接触认证的 FDM 材料。

由于其高强度和热稳定性，ULTEM 1010 可用于舱外航空航天应用（例如，管道、夹具和半结构部件）以及汽车应用。其食品接触和生物相容性认证意味着 ULTEM 1010 是食品生产工具和定制医疗设备（如固定装置、手术导板和定制托盘）等应用的绝佳选择。

PAEK

聚芳醚酮 (PAEK)是具有高温稳定性和高机械强度的热塑性塑料系列。聚醚醚酮 (PEEK)和聚醚酮酮 (PEKK)是属于 PAEK 家族的两种热塑性塑料。

PEEK优点：高耐热性，PEEK 可承受高达 260°C 的极端温度。

出色的强度重量比：密度仅为1.35g/cm，抗拉强度可以达到100 MPa

耐磨性:PEEK的自润滑性额外提升了产品的耐磨性

出色的耐化学性：PEEK 可以耐受多种溶剂、酸和碱。

其他：可以耐受各种常规灭菌处理，例如高压灭菌等。

凭借其独特的机械、化学和热性能，PEEK 广泛适用于各个行业。在某些应用中，它可以替代一些金属，使部件更轻，同时表现出和金属相似的性能。除了轻型飞机部件，PEEK 还非常适合 3D 打印汽车部件，如轴承和活塞部件，以及适合3D打印定制假肢.

PEKK PEKK优点强度高，韧性好，耐磨性好，高耐热性和耐化学性，PEKK 特别适用于制造接触喷气燃料、燃油和液压油的飞机部件，因为它具有高耐化学性。另一个应用是使用 PEKK 生产依赖低释气性能和耐化学性的航天器零件。

PPSU (PPSF)

聚苯砜（ PPSU)是工程应用中最强的 3D 打印热塑性塑料之一。PPSU优点：高耐化学性和耐热性：热变形温度为 205°C，该材料非常适用于制造需要承受高负载并接触化学品的零件

坚固耐用

其他： PPSU 对伽马辐射具有很强的耐受性，并且能够承受灭菌处理（包括 EtO 气体、蒸汽高压灭菌、等离子、干热和冷灭菌）。

PPSU 是一种多功能材料，应用的行业范围从汽车到医疗都有优异的表现。例如，它对蒸汽灭菌的抵抗力使其成为 3D 打印医疗工具的理想选择。另一个用例是小型注塑模具，因为 PPSU 具有耐高温性。PPSU 在引擎盖下汽车部件和电子外壳等产品应用中也都是优先选择的材料。

高性能热塑性塑料的局限性

本文介绍的高性能材料有两个主要局限性是 1) 相对其他塑料成本较高和 2) 打印高质量产品所需的专业知识高。此外，市场上能够处理这些高温材料的 FDM 3D 打印机数量有限。还应注意的是，许多高性能热塑性塑料（PEKK 和 PEEK）需要退火等后处理方式，以确保它们正确结晶从而达到材料的最优性能。

总体而言，高性能热塑性塑料是材料研究的一个快速增长的领域。我们在本文中提到的每种热塑性塑料都具有独特的特性，这使得它们在许多情况下成为金属合金的经济高效的替代品。高性能塑料在很多特种行业成为金属的更好替代品，为经济高效的轻量化解决方案开辟了新的机会。

随着越来越多的材料制造商进入市场，在可见的未来，我们将会看到这些热塑性塑料的价格会越来越亲民，从而使它们能够用于更广泛的应用。使用高性能热塑性塑料进行 3D 打印的未来无疑是光明的。