はじめに：PEEK材料の独自の価値
PEEK（ポリエーテルエーテルケトン）は、性能に優れたエンジニアリングプラスチックの一つであり、「プラスチックの王」とも称されます。融点は343℃に達し、250℃で長期使用が可能で、優れた機械的特性、耐薬品性、生体適合性を備えています。PEEKは航空宇宙、自動車、医療、電子などのハイエンド分野で幅広く使用されています。FDMによるPEEK材料の造形は、設備コストが比較的低く、設計自由度が高いという利点がありますが、造形難易度が高く、厳密なプロセス制御が必要です。
一、PEEK材料の特性
1.1 機械特性
射出成形PEEKの引張強度は90〜100MPa、引張弾性率は3.6〜4.0GPa、破断伸びは20〜30%です。造形PEEKは異方性の影響により、引張強度が70〜90MPa、引張弾性率が2.8〜3.5GPa、破断伸びが5〜15%となります。
1.2 熱特性
融点は340〜343℃、ガラス転移温度は143℃、熱変形温度は315℃（1.8MPa）、連続使用温度は250℃、熱伝導率は0.25 W/(m·K)、線膨張係数は4.7×10⁻⁵/Kです。
1.3 化学特性
ほとんどの有機溶剤、酸、アルカリに耐性があり、高温蒸気中でも長期間使用でき、高線量放射線にも耐え、難燃性はUL94 V-0等級です。
二、造形設備の要件
押出システムには全金属製ホットエンド（温度は450℃以上対応）が必要で、ノズル材質は硬化鋼、ルビー、またはダイヤモンドコーティング、スロートはPTFEライナーなしの全金属製である必要があります。加熱チャンバー温度は90〜120℃で、アクティブ加熱と十分な断熱層が必要です。造形プラットフォーム温度は120〜160℃で、材質はPEIシートまたはPEEK粉末を塗布した金属板です。
三、造形パラメータの最適化
3.1 温度パラメータ
- ノズル温度：400〜430℃
- プラットフォーム温度：120〜150℃
- チャンバー温度：90〜120℃
- 冷却ファン：OFF、または