1. คุณสมบัติของวัสดุ PEEK และขอบเขตการใช้งาน
PEEK เป็นพอลิเมอร์สมรรถนะสูงกึ่งผลึกชนิดหนึ่ง มีอุณหภูมิการเปลี่ยนผ่านแก้ว 143°C จุดหลอมเหลว 343°C และอุณหภูมิการใช้งานระยะยาว 260°C. สมบัติเชิงกล: ความต้านทานแรงดึง 90-100 MPa, มอดูลัสยืดหยุ่น 3.6 GPa, การยืดตัว 15-30%. ความทนทานต่อสารเคมี: มีเสถียรภาพในตัวกลางเคมีแทบทุกชนิด ยกเว้นกรดซัลฟิวริกเข้มข้นและกรดไนตริกเข้มข้น. ความเข้ากันได้ทางชีวภาพ: เป็นไปตามมาตรฐาน ISO 10993 สามารถใช้กับอุปกรณ์การแพทย์ฝังในระยะยาวได้. ขอบเขตการใช้งาน: ชิ้นส่วนฝังในทางการแพทย์, อวกาศและการบิน, ปิโตรเคมี, อุตสาหกรรมยานยนต์. จุดเด่นของการพิมพ์ FDM: ผลิตโครงสร้างซับซ้อนแบบบูรณาการ, ใช้วัสดุได้คุ้มค่า, ส่งมอบได้รวดเร็วโดยไม่ต้องใช้แม่พิมพ์, เหมาะกับการผลิตตามสั่งในปริมาณน้อย
2. ข้อกำหนดของอุปกรณ์สำหรับการพิมพ์ PEEK แบบ FDM
จุดหลอมเหลวสูงและคุณสมบัติการตกผลึกของ PEEK ทำให้มีข้อกำหนดที่เข้มงวดต่ออุปกรณ์ FDM. อุณหภูมิหัวฉีด: 380-420°C, วัสดุส่วน hotend: hotend แบบโลหะล้วน, วัสดุบล็อกทำความร้อน: ทองแดงหรือสแตนเลส. อุณหภูมิห้องพิมพ์: 90-120°C, อุณหภูมิแท่นพิมพ์: 120-150°C. สรุปข้อกำหนดของอุปกรณ์: อุณหภูมิสูงสุดของหัวฉีดไม่น้อยกว่า 450°C, อุณหภูมิสูงสุดของห้องพิมพ์ไม่น้อยกว่า 150°C, อุณหภูมิสูงสุดของแท่นพิมพ์ไม่น้อยกว่า 180°C, hotend แบบโลหะล้วน, ห้องพิมพ์แบบควบคุมอุณหภูมิ, การปกป้องด้วยก๊าซเฉื่อยเป็นทางเลือก. อุปกรณ์ที่แนะนำ: เครื่องพิมพ์ PEEK ระดับมืออาชีพ เช่น Intamsys Funmat HT, Apium P220
3. การปรับแต่งพารามิเตอร์กระบวนการและการควบคุมคุณภาพ
หน้าต่างพารามิเตอร์ของการพิมพ์ PEEK แบบ FDM ค่อนข้างแคบ จึงต้องควบคุมอย่างละเอียด. อุณหภูมิการอัดรีด: 400-420°C. ความเร็วพิมพ์: 20-40 มม./วินาที. ความสูงของชั้น: 0.1-0.2 มม. ความหนาแน่นการเติม: สำหรับชิ้นส่วนใช้งานแนะนำไม่น้อยกว่า 80%. เส้นผ่านศูนย์กลางหัวฉีด: 0.4-0.6 มม. สภาพแวดล้อมการพิมพ์: อุณหภูมิห้องพิมพ์ 90-120°C. การควบคุมการตกผลึก: ระหว่างการพิมพ์ให้ควบคุมอัตราการเย็นตัว เพื่อหลีกเลี่ยงการเย็นตัวเร็วเกินไปจนเกิดโครงสร้างอมอร์ฟัส. การควบคุมคุณภาพ: ตรวจสอบลักษณะภายนอก, ตรวจวัดขนาด, ทดสอบสมบัติเชิงกล, ตรวจวัดระดับการตกผลึกมากกว่า 30%. ข้อบกพร่องที่พบบ่อย: บิดงอ, การแยกชั้น, ฟองอากาศ, การอุดตัน
4. กระบวนการหลังการพิมพ์และการเพิ่มสมรรถนะ
การหลังการพิมพ์เป็นขั้นตอนสำคัญในการยกระดับสมรรถนะของชิ้นส่วน PEEK. การอบคลายเครียด (annealing): อุณหภูมิ 200-220°C, เวลา 2-4 ชั่วโมง, อัตราเพิ่มอุณหภูมิไม่เกิน 5°C ต่อนาที, อัตราลดอุณหภูมิไม่เกิน 3°C ต่อนาที. วัตถุประสงค์ของการอบคลายเครียด: กำจัดความเค้นตกค้าง, เพิ่มระดับการตกผลึก, ทำให้ขนาดคงตัว. การเปลี่ยนแปลงสมรรถนะหลังอบ: ความต้านทานแรงดึงเพิ่มขึ้น 10-15%, การยืดตัวเพิ่มขึ้น 20-30%. การตัดเฉือน: PEEK สามารถกลึง, กัด, เจาะ, ต๊าปเกลียว และการตัดเฉือนอื่น ๆ ได้. การทำให้ปราศจากเชื้อ: การนึ่งฆ่าเชื้อด้วยไอน้ำความดันสูง, การฆ่าเชื้อด้วยเอทิลีนออกไซด์, การฆ่าเชื้อด้วยรังสีแกมมา
5. กรณีการใช้งานจริงและแนวทางการออกแบบ
กรณีที่ 1: การออกแบบเคจเชื่อมกระดูกสันหลัง, ใช้โซลูชัน FDM ออกแบบเคจแบบโครงสร้างพรุน, มีความพรุน 60-70%, ขนาดรูพรุน 300-500 ไมโครเมตร, เพื่อส่งเสริมการงอกของกระดูก. การตรวจสอบสมรรถนะ: สมบัติเชิงกลเป็นไปตามมาตรฐาน YY/T 0960, ผ่านการทดสอบความเข้ากันได้ของเซลล์, การทดลองฝังในสัตว์สำเร็จ. กรณีที่ 2: การออกแบบแผ่นบุด้านในของเครื่องยนต์อากาศยาน, ต้องทนความร้อน, ทนน้ำมัน, น้ำหนักเบา. ใช้โซลูชัน FDM ออกแบบโครงสร้างผนังบางเสริมครีบ. การตรวจสอบสมรรถนะ: ผ่านการทดสอบทนความร้อนที่ 260°C เป็นเวลา 100 ชั่วโมง. แนวทางการออกแบบ: ความหนาผนังไม่น้อยกว่า 1.5 มม., มุมดราฟต์ไม่น้อยกว่า 3 องศา, หลีกเลี่ยงมุมภายในที่แหลมคม, เผื่อระยะสำหรับการตัดเฉือน 0.5-1 มม.
ส่งโมเดล แบบแปลน รูปภาพ หรือบันทึกเป็นลายลักษณ์อักษร วิศวกรจะตรวจสอบวัสดุ กระบวนการ การตกแต่ง และการส่งมอบตามการใช้งานจริง