PEEK (poliéter éter cetona) es un plástico de ingeniería avanzada con varias propiedades beneficiosas. Estos incluyen elasticidad a altas temperaturas, resistencia a la abrasión, biocompatibilidad, resistencia al vacío ultra alto, excelente resistencia química e idoneidad para Mecanizado CNC. PEEK es un termoplástico semicristalino que puede funcionar de forma continua a temperaturas de hasta 260 °C y es altamente resistente a los productos químicos. Sin embargo, hay que tener en cuenta que ciertos ácidos, como el ácido sulfúrico, disolverán el material. El mecanizado CNC PEEK es un método común para fabricar piezas utilizadas en entornos extremos que requieren resistencia mecánica, estabilidad química y/o resistencia a altas temperaturas. Las aplicaciones incluyen componentes para las industrias médica, aeroespacial y automotriz.
Descubierto por primera vez en 1978., PEEK es increíblemente resistente al calor, la abrasión y la fatiga. PEEK también es resistente a la fluencia, lo que significa que conserva su forma en entornos hostiles y altas temperaturas, así como bajo estrés mecánico. PEEK no sólo es resistente, sino también ligero y fácil de fabricar. Debido a que PEEK es físicamente liviano pero altamente resistente a sustancias corrosivas, es ideal para muchos métodos de fabricación. PEEK se puede procesar mediante moldeo por inyección o fabricación aditiva para fabricar piezas personalizadas, y su alto punto de fusión (343°C) permite avances y velocidades más rápidas. PEEK también se puede mecanizar mediante CNC para fabricar piezas. Entre varios métodos de fabricación, el mecanizado CNC de PEEK es repetible y preciso, y puede producir piezas con tolerancias estrictas.
Hay dos tipos de PEEK comunes: PEEK de grado industrial, PEEK de grado médico y PEEK reforzado con fibra de vidrio.
PEEK de grado industrial
PEEK de grado industrial es un termoplástico fuerte, retardante de llama y resistente a la abrasión con alta resistencia al impacto y bajo coeficiente de fricción. Se caracteriza por mantener sus propiedades mecánicas incluso a altas temperaturas. Como sugiere el nombre, este grado se usa más comúnmente en las industrias aeroespacial, automotriz, química, electrónica, petrolera y de alimentos y bebidas.
- Resistencia a la tracción: 14,000 psi
- Módulo de tracción: 590,000 psi
- Absorción de agua: 0.50% en 24 horas
- Punto de fusión: de 343°C (casi 650°F)
- Clasificación de inflamabilidad UL 94 V-0: (espesor de 0.059 ″)
PEEK de grado médico (TECAPEEK)
PEEK que cumple con los estándares USP Clase VI, como TECAPEEK MT, son variantes biocompatibles diseñadas específicamente para su uso en tecnología médica. Se caracteriza por una muy alta resistencia química, resistencia a diversos métodos de esterilización y la capacidad de mantener sus propiedades mecánicas a altas temperaturas. El PEEK de grado médico se utiliza normalmente en aplicaciones y dispositivos médicos que requieren un contacto limitado con la piel y los tejidos. PEEK USP Clase VI resiste múltiples ciclos de esterilización sin degradación.
- Resistencia a la tracción, rendimiento (MPa): 96.5-110
- Elongación de rotura (%): 30-50
- Dureza (Rockwell M): 94-99
- Temperatura de deflexión del calor (°C): 160
- Temperatura de transición vítrea (°C): 150
PEEK reforzado con fibra de vidrio - PEEK GF30
GF30 PEEK es una variante de PEEK rellena de vidrio al 30%. GF30 ofrece una rigidez superior y una mayor resistencia mecánica en comparación con el PEEK sin relleno de uso general. PEEK reforzado con vidrio también ofrece mayor estabilidad dimensional y resistencia a la fluencia. Este material es ideal para piezas sujetas a altas cargas estáticas a temperaturas elevadas. Debido al efecto abrasivo de las fibras de vidrio en las superficies de contacto, PEEK GF30 es menos adecuado para aplicaciones abrasivas o de rodamientos.
- Resistencia a la tracción, rendimiento (MPa): 101-157
- Elongación de rotura (%): 2.2-5
- Dureza (Rockwell M): 103
- Temperatura de deflexión del calor (°C): 316
- Temperatura máxima de servicio (°C): 260-300
Características del PEEK
1. Excelente resistencia química, resistencia eléctrica y resistencia a la temperatura.
El material PEEK tiene una alta resistencia química. Tiene una resistencia a la corrosión similar al acero al níquel y mantiene una estructura química intacta y no corrosiva incluso a altas temperaturas. En circunstancias normales, sólo el ácido sulfúrico concentrado puede disolver este plástico.
PEEK tiene un alto rendimiento eléctrico a alta temperatura y alta frecuencia. Debido a su estructura química estable cuando se someten a ataques químicos, las piezas de PEEK pueden funcionar perfectamente bajo altas dosis de radiación ionizante.
PEEK también tiene una alta resistencia a la radiación gamma, más significativamente que el poliestireno (el material más resistente a la radiación en aplicaciones de resina de uso general). Esta característica lo hace adecuado para cables de alto rendimiento para garantizar un buen aislamiento.
El material PEEK es muy duradero y tiene un alto punto de fusión. Por lo tanto, funciona muy bien durante el procesamiento de picos de alta temperatura y no se deforma a temperaturas más altas.
2. Alta velocidad de procesamiento, rendimiento estable incluso a altas temperaturas
El material PEEK garantiza una alta maquinabilidad durante el mecanizado CNC de plástico debido a sus buenas propiedades de procesamiento. Aunque es un material termoplástico de temperatura ultraalta, se puede procesar con diferentes métodos de procesamiento de materiales.
Estos métodos incluyen moldeo por inyección, moldeo por extrusión, hilado por fusión y similares. La procesabilidad a alta temperatura y las altas propiedades de descomposición térmica del PEEK garantizan esta compatibilidad. Además, este termoplástico es un material autoextinguible durante la combustión; produce pocos o ningún gas y vapores tóxicos.
3. Excelentes propiedades mecánicas, resistencia a la fluencia, resistencia al desgaste, resistencia a la fricción.
PEEK y otros termoplásticos de alta temperatura tienen una alta resistencia al impacto y conservan sus dimensiones a temperaturas elevadas. Tiene un bajo coeficiente de expansión lineal y buena estabilidad dimensional. PEEK tiene las propiedades de retención de tensión y fatiga más altas de todos los demás plásticos. Además, tiene una excelente resistencia a la fluencia (la capacidad de una sustancia de deformarse lentamente bajo una tensión prolongada). Esta característica lo convierte en un material adecuado para soportar enormes tensiones durante el procesamiento. PEEK tiene una excelente resistencia al desgaste y un bajo coeficiente de fricción. Por lo tanto, mantiene una alta resistencia al desgaste bajo diversas condiciones de presión física, rugosidad de la superficie, temperatura y velocidad en relación con la superficie de contacto.
4. Baja absorción de agua, resistencia a la radiación.
El uso de PEEK para fabricar piezas de máquinas o instrumentos ayuda a que esas piezas mantengan su estructura química y su rendimiento en áreas húmedas. Su resistencia a la hidrólisis incluso a temperaturas elevadas lo hace ideal para ambientes húmedos, agua caliente a presión o vapor.
Factores a considerar en el mecanizado CNC de piezas PEEK
PEEK es un material muy adaptable, pero hay algunas consideraciones de ingeniería que se deben tener en cuenta para garantizar los mejores resultados.
#1 Recocido de plástico PEEK antes del mecanizado CNC
Recocido: dado que PEEK tiene un alargamiento menor que otros plásticos, puede agrietarse si se perfora profundamente. A menudo se requiere un manejo especial para minimizar el agrietamiento térmico y otros daños por tensión interna. Esto requiere recocer el plástico PEEK antes del procesamiento. El plástico PEEK suele estar disponible en varios tamaños como varillas, láminas o piezas moldeadas por inyección. Pero antes de poder empezar a mecanizar estas piezas, la tensión acumulada debe eliminarse mediante recocido. Este es un proceso de tratamiento térmico que implica calentar el plástico a una temperatura predeterminada, mantenerlo durante un cierto período de tiempo y luego enfriarlo a temperatura ambiente.
El recocido aumenta la cristalinidad de las piezas de PEEK y reduce las tensiones internas, evitando la posibilidad de grietas en la superficie durante las operaciones de corte CNC. Sin embargo, una cosa a tener en cuenta: si planea mecanizar piezas de PEEK durante períodos prolongados, es posible que deba realizar un proceso de recocido adicional.
#2 Uso de carburo y herramientas policristalinas
Todos los grados de PEEK son abrasivos para las herramientas de corte ㅡ, lo que significa que pueden causar daños y desgaste a la herramienta durante las operaciones de corte CNC. Por lo tanto, recomendamos utilizar herramientas de carburo para lotes pequeños de grados PEEK comunes. Sin embargo, para los grados de PEEK reforzado con fibra de vidrio y fibra de carbono, es posible que desee considerar herramientas policristalinas (PCD), especialmente para tiradas de fabricación largas.
#3 Utilice el refrigerante adecuado
Por ejemplo, aunque el PEEK es muy resistente al calor, no lo disipa bien y debe enfriarse durante el mecanizado CNC para evitar roturas o deformaciones. El refrigerante líquido estándar (a base de petróleo) es ideal para cortar plástico PEEK de grado industrial. Pero los refrigerantes líquidos estándar pueden afectar la biocompatibilidad del PEEK de grado médico, haciéndolo inadecuado para fabricar componentes médicos. En AN-Prototype, recomendamos enfriar el plástico PEEK de grado médico con aire comprimido o agua purificada.
#4 Utilice los parámetros de mecanizado CNC correctos
Para mecanizar piezas PEEK con CNC sin sorpresas, debe asegurarse de utilizar los parámetros de mecanizado correctos al realizar operaciones de taladrado, fresado y torneado. AN-Prototype resume los rangos ideales de velocidad de corte y avance para la fabricación de piezas de PEEK.
#5 Evite la contaminación
La contaminación es una preocupación grave cuando se procesa plástico PEEK de grado médico porque puede afectar su biocompatibilidad. Por lo tanto, se deben utilizar guantes protectores al manipular piezas de PEEK. Además, debe mantener las piezas procesadas de PEEK de grado médico en recipientes herméticos para evitar la contaminación.
Aplicaciones de las piezas PEEK
Las tres industrias principales que utilizan componentes PEEK son el sector industrial, el sector sanitario y la industria de alimentos y bebidas.
Aplicación industrial
El PEEK de grado industrial es esencialmente puro y tiene una alta estabilidad mecánica y química. Esto minimiza la contaminación y maximiza la seguridad para aplicaciones químicas y energéticas, así como componentes para las industrias automotriz, aeroespacial y electrónica. En bombas y ruedas industriales, PEEK supera incluso a metales como el acero inoxidable.
Aplicación médica
PEEK puede fabricar componentes para la industria de la salud, como dispositivos ortopédicos y dispositivos de fusión espinal. Cuando se fabrica utilizando métodos biocompatibles, PEEK también se puede utilizar en implantes dentales, prótesis y más.
Aplicaciones de alimentos y bebidas
PEEK fue aprobado recientemente por la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU. (FDA) como seguro para el contacto humano cuando se prepara adecuadamente. Ahora, PEEK se está abriendo camino en la industria de alimentos y bebidas para componentes como utensilios de cocina, dispensadores y boquillas de bebidas y aplicaciones de procesamiento.