关于碳纤维PEEK 3D 打印材料

1. 碳纤维PEEK 3D打印材料介绍

聚醚醚酮（PEEK）是一种半结晶高分子材料，属于聚芳醚酮（PAEK）聚合物一类，具有优异的综合性能，被公认为世界上性能最高的热塑性塑料之一。

碳纤维聚醚醚酮是通过碳纤维对聚醚醚酮进行填充改性而制备成的复合材料。它具有PEEK的所有能力，并进一步提高其综合性能，以满足特定应用领域的需求。

碳纤维聚醚醚酮（CF-PEEK）是以聚醚醚酮（PEEK）树脂为基体，碳纤维为增强材料的复合材料。主要特点是耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、易加工、稳定性强和良好机械性能。

除浓硫酸外，不溶于任何强酸或强碱。它可以在高温下长时间使用，能适应极端环境。

PEEK 与 CF-PEEK 材料性能表

目前碳纤维增强聚醚醚酮的研究主要有短碳纤维增强和连续碳纤维增强。

图来自3D Natives

短碳纤维的纤维保留长度小于1毫米（一迈碳纤维直径为0.03mm-0.06mm），由连续碳纤维经机器切割而成，基本性能取决于续碳纤维的性能。PEEK基体可以填充到复合料中，这是一个相对简单的应用过程。经过一迈技术团队测试，碳纤维的比例相对稳定在10%-20%之间。

连续碳纤维的理论纤维保留长度与最终产品尺寸一致，综合性能更好，稳定性更强，是尖端领域良好的实验材料。由于生产难度大、量产效率问题，连续纤维技术的应用相对较少。

目前，一迈的短碳纤维加固技术已经非常成熟，正处于从短碳纤维加固到连续碳纤维加固技术的发展过程中。连续碳纤维增强是一迈的主要发展方向。

2. 碳纤维PEEK 3D打印材料的应用

碳纤维增强聚醚醚酮（CFRP）具有优异的综合性能，是当今最理想的金属替代品。主要应用于航空航天、机械、汽车制造、石油工业和医疗领域。

在石油工业中使用3D打印技术可以使石油开采更高效、更具成本效益。

2022年初，一家石油开采设备制造商发现了一迈，希望3D打印一个旋转变压器外壳，这是地下钻井设备的重要组成部分。

为保证旋转变压器在井下高温高压环境下的稳定运行，满足轻量化要求，经过一迈技术团队的评估和成本分析，最终选择高温3D打印机MAGIC-HT-M打印CF-PEEK碳纤维增强材料来生产旋转变压器外壳。

2022年7月，一迈打印的CF-PEEK外壳旋转变压器在内蒙古巴彦淖尔进行了地下钻探测试。经过反复对比试验，验证了3D打印房屋完全满足地下钻探的要求。

客户杨先生表示，与减材制造相比，通过3D打印生产碳纤维增强PEEK旋转变压器外壳将使成本降低至少50%。

旋转变压器外壳

领先的增材制造行业行业分析和市场预测数据提供商SmarTech Analysis预计，2020年聚合物3D打印将产生高达117亿美元的收入，包括聚合物增材制造设备和所有相关材料生产线的销售额。

目前，FDM技术是打印碳纤维增强聚醚酮材料的主流方法。

碳纤维增强聚醚醚酮因其高熔点和半结晶特性而成为要求苛刻的3D打印材料。

与大多数其他热塑性塑料相比，CF-PEEK需要在相对较高的温度下挤出。

对于一台优秀的CF-PEEK 3D打印机，打印温度应达到400°C以上，并需要一个封闭的热室在打印过程中保持恒温，以有效避免模型翘曲和变形，提高打印件的表面质量。

工业级3D打印品牌一迈推出了一系列专为碳纤维增强材料等高性能聚合物设计的高温3D打印机。一迈高温3D打印机配备了IEMAI 3D EXPERT强大的自主开发切片软件。具有高耐磨性的喷嘴是专门为优化碳纤维增强材料引起的喷嘴磨损问题而设计的。此外，对于CF-PEEK的流动性，一迈高温3D打印机采用双齿轮挤出进料系统，使打印速度更快、更平稳。