Peek: el filamento mas resistente

En el mundo de la impresión 3D FDM, existe un filamento al que podríamos considerar el rey: el PEAK (poliarletercetona), un plástico semicristalino que soporta altas temperaturas y mantiene su resistencia mecánica.

Para la impresión FDM y FFF el PAEK se utiliza principalmente en forma de filamento de poliéster de cetona de éter, que denominamos (PEEK) y su alternativa mucho más asequible de polieterimida (PEI), más conocida bajo la marca ULTEM.

El ULTEM es un filamento más asequible que el PEEK, pero tiene una resistencia al impacto más baja, pero que ha llegado incluso a recibir certificaciones aeroespaciales que lo han convertido en el material de referencia cuando se trata de imprimir en 3D piezas de plástico con alto rendimiento para aeronaves civiles.

Al principio, la única empresa capaz de imprimir en 3D con ULTEM era Stratasys, pero desde que fueron expirando las distintas patentes de esta en  2009, han surgido unas pocas empresas  que han producido impresoras capaces de manejar PEI o PEEK.

PAEK, PEEK y PEI

Como se ha descrito anteriormente, PAEK es fuerte y resistente. Tiene una temperatura de extrusión de 250 °C y puede soportar cargas durante un corto periodo de tiempo en temperaturas de hasta 350 °C . Cuando se quema, PAEK emite una baja cantidad de calor y sus gases son los menos tóxicos y corrosivos. Además, el PAEK tiene buena resistencia química.

Mientras que ULTEM es la única marca de PEI disponible en el mercado, existen varias opciones para comprar PEEK, incluyendo varios grandes fabricantes y la española SmartMaterials.

El PEEK inicialmente estuvo disponible para impresión 3d por SLS (sinterización láser selectiva), pero su uso en impresión FDM es relativamente nuevo al igual que las impresoras que pueden manejarlo.

El PEEK destaca por tener una mayor resistencia al impacto y una mayor temperatura límite de exposición que el ULTEM, pero también es mas caro que el ULTEM. Por lo tanto, cuando la resistencia mecánica  o la resistencia a la temperatura no es absolutamente crítica, el ULTEM puede ser la opción más rentable, de modo que las aplicaciones de los materiales a menudo se superponen.

En contraposición, el ULTEM es mas usado en la industria aeroespacial, ya que cuenta con muchas certificaciones de distintas administraciones y agencias gubernamentales, sobre todo el EE.UU. Además, ULTEM tiene una alta resistencia específica (relación resistencia-peso) que es comparable a ciertos tipos de aluminio, así que, aunque aún no se ha utilizado en ninguna parte crítica de una aeronave, si que se está usando como sustituto del aluminio y de plásticos mas pesados en piezas menos críticas.

El desafío de imprimir con PEEK

Hasta hace poco, el número de fabricantes de impresoras FFF 3D que se han embarcado en el desarrollo de impresoras 3D compatibles con PEI y PEEK se puede contar con los dedos de las manos. Son impresoras 3D que trabajan a elevadísimas temperaturas, y por tanto presentan mas complejidad técnica que las FDM habituales. Gestionar las temperaturas en el cabezal de impresión y en las capas de objetos para conseguir que sean sólidas son los mayores retos. Por eso es difícil imprimir objetos con un volumen sustancial y que conserven la fuerza y resolución que se espera de la impresión.
Incluso al principio, muchas empresas que fabricaban impresoras 3D para imprimir  en PEEK tenían que diseñar y fabricar sus propias piezas, cabezales, nozzles, etc, ya que no existía en el mercado ninguna solución que pudiera satisfacer nuestras demandas.
Por ejemplo, para que os hagáis una idea de la complejidad de imprimir en PEEK, la Nasa modificó una TAZ 4 para imprimir con Peek y según informaron tuvieron que hacer lo siguiente:

 

  • Sustitución del hotend con un hotend totalmente metálico.
  • Sustitución del termistor por uno capaz de detectar temperaturas de hasta 500°C
  • Desarrollo de mecanismos de refrigeración de impresión 3D para los motores paso a paso de la impresora
  • Sustitución de la cama,de corriente continua por una cama de corriente alterna que podría calentarse hasta 230°C
  • Reposicionamiento electrónico y alargamiento de los cables.
  • Cambiar el firmware para alcanzar temperaturas más altas con la cama y hotend.
  • Además, crearon un sistema de calefacción de modo que en vez una cámara cerrada calefactada, usaron calentamiento por  infrarrojos dirigidos en la parte impresa. Doce bombillas halógenas de 35 W fueron colocadas alrededor de la cámara.

 

 

Breves consejos para usar PEEK

Para obtener los mejores resultados durante la impresión,  aconsejamos mantener la impresora 3D en una habitación donde apenas haya corrientes de aire y/o fluctuaciones de temperatura. Mantén la impresora 3D alejada del sol. Cuando no se utilice la impresora 3D es importante guardar el Filamento en una bolsa y guardarla en un lugar fresco, seco y oscuro hasta que se vuelva a utilizar. Además, necesario usar algún sistema de ventilación de escape o extracción en el lugar de trabajo, por la toxicidad de los gases que emanan de su fundido.
A la hora de imprimir, tienes que seguir las indicaciones del fabricante, y a esas podríamos añadir las siguientes:

 

1. Controlar la temperatura de impresión del Peek:

 Es muy importante una gestión térmica adecuada y un control adecuado de toda la cámara de construcción, ya que el PEEK no reacciona bien ante las fluctuaciones de temperatura. PEEK es un material de impresión de alta temperatura, por lo que se puede imprimir a temperaturas muy altas desde 360°C hasta 450°. Tenga en cuenta que la temperatura de la cama debe ser de 120°C como mínimo.

 

 2. Secar el PEEK

 Es aconsejable, en muchos casos, secar el PEEK antes de imprimir. En comparación con otros materiales, no absorbe tanta humedad, pero el secado mejora el rendimiento de impresión.

 

3. Caja calefactada

Utilizar una impresora 3D con una cámara de calor cerrada cuando se imprime en ese filamento.

 

4. Asegurate de usar una base de impresión adecuada.

Para lograr los efectos deseados cuando se imprime en PEEK también necesitamos usar una plataforma o base de impresión adecuada. La lámina PEI es la más recomendada.

 

5. Mantenga limpia la boquilla.

Cuando termine la impresión, recuerde retirar todo el material sobrante de la boquilla para evitar obstrucciones y manchas indeseadas, ya que en otro caso la boquilla podría quedar inutilizada.

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