서론: PEEK 소재의 독특한 가치
PEEK(폴리에테르에테르케톤)은 성능이 가장 뛰어난 엔지니어링 플라스틱 중 하나로, 플라스틱의 왕이라 불린다. 융점은 343℃에 달하며, 250℃에서도 장기 사용이 가능하고, 우수한 기계적 성능, 내화학성, 생체적합성을 갖추고 있다. PEEK는 항공우주, 자동차, 의료, 전자 등 고급 분야에 널리 사용된다. FDM으로 PEEK를 출력하는 것은 장비 비용이 상대적으로 낮고 설계 자유도가 높다는 장점이 있지만, 출력 난도가 높아 엄격한 공정 제어가 필요하다.
1. PEEK 소재 특성
1.1 기계적 성능
사출 성형 PEEK의 인장강도는 90-100MPa, 인장 탄성률은 3.6-4.0GPa, 파단 신율은 20-30%이다. 출력 PEEK는 이방성의 영향으로 인장강도 70-90MPa, 인장 탄성률 2.8-3.5GPa, 파단 신율 5-15%를 보인다.
1.2 열적 성능
융점 340-343℃, 유리전이온도 143℃, 열변형 온도 315℃(1.8MPa), 연속 사용 온도 250℃, 열전도율 0.25 W/(m·K), 선팽창계수 4.7×10⁻⁵/K.
1.3 화학적 성능
대부분의 유기용매, 산, 알칼리에 내성이 있으며, 고온 증기 환경에서 장기간 사용할 수 있고, 고선량 방사선도 견딜 수 있으며, 난연성은 UL94 V-0 등급이다.
2. 출력 장비 요구사항
압출 시스템은 전금속 핫엔드(온도 450℃ 이상 필요)가 요구되며, 노즐 재질은 경화강, 루비 또는 다이아몬드 코팅이어야 하고, 열차단관은 PTFE 라이너가 없는 전금속이어야 한다. 가열 챔버 온도는 90-120℃가 필요하며, 능동 가열과 우수한 단열층이 필요하다. 출력 플랫폼 온도는 120-160℃이며, 재질은 PEI 판 또는 PEEK 분말이 코팅된 금속판이어야 한다.
3. 출력 파라미터 최적화
3.1 온도 파라미터
- 노즐 온도: 400-430℃
- 플랫폼 온도: 120-150℃
- 챔버 온도: 90-120℃
- 냉각 팬: 꺼짐 또는