Le PEEK (polyéther éther cétone) est un plastique technique avancé doté de plusieurs propriétés bénéfiques. Ceux-ci incluent l'élasticité à haute température, la résistance à l'abrasion, la biocompatibilité, la résistance au vide ultra poussé, une excellente résistance chimique et l'aptitude à Usinage CNC. Le PEEK est un thermoplastique semi-cristallin qui peut fonctionner en continu à des températures allant jusqu'à 260°C et est hautement résistant aux produits chimiques. Il faut toutefois noter que certains acides comme l’acide sulfurique vont dissoudre le matériau. L'usinage CNC PEEK est une méthode courante pour fabriquer des pièces utilisées dans des environnements extrêmes qui nécessitent une résistance mécanique, une stabilité chimique et/ou une résistance aux températures élevées. Les applications incluent des composants pour les industries médicale, aérospatiale et automobile.
Découvert pour la première fois en 1978, le PEEK est incroyablement résistant à la chaleur, à l’abrasion et à la fatigue. Le PEEK est également résistant au fluage, ce qui signifie qu'il conserve sa forme dans des environnements difficiles et des températures élevées, ainsi que sous des contraintes mécaniques. Le PEEK est non seulement résistant, mais aussi léger et facile à fabriquer. Le PEEK étant physiquement léger mais très résistant aux substances corrosives, il est idéal pour de nombreuses méthodes de fabrication. Le PEEK peut être traité par moulage par injection ou par fabrication additive pour fabriquer des pièces personnalisées, et son point de fusion élevé (343°C) permet des avances et des vitesses plus rapides. Le PEEK peut également être usiné CNC pour fabriquer des pièces. Parmi les différentes méthodes de fabrication, l'usinage CNC PEEK est reproductible et précis, et peut produire des pièces avec des tolérances serrées.
Il existe deux types de PEEK courants : le PEEK de qualité industrielle, le PEEK de qualité médicale et le PEEK renforcé de fibre de verre.
PEEK de qualité industrielle
Le PEEK de qualité industrielle est un thermoplastique solide, ignifuge et résistant à l'abrasion, doté d'une résistance élevée aux chocs et d'un faible coefficient de friction. Il est connu pour conserver ses propriétés mécaniques même à haute température. Comme son nom l'indique, cette qualité est le plus couramment utilisée dans les industries aérospatiale, automobile, chimique, électronique, pétrolière et agroalimentaire.
- Résistance à la traction : 14,000 psi
- Module de traction : 590,000 XNUMX psi
- Absorption d'eau : 0.50% sur 24 heures
- Point de fusion : de 343°C (près de 650°F)
- Indice d'inflammabilité UL 94 V-0 : (0.059 ″ d'épaisseur)
PEEK de qualité médicale (TECAPEEK)
Le PEEK conforme aux normes USP Classe VI, telles que TECAPEEK MT, sont des variantes biocompatibles spécialement conçues pour une utilisation en technologie médicale. Il se caractérise par une très haute résistance chimique, une résistance à diverses méthodes de stérilisation et la capacité de conserver ses propriétés mécaniques à des températures élevées. Le PEEK de qualité médicale est généralement utilisé dans les applications et dispositifs médicaux nécessitant un contact limité avec la peau et les tissus. Le PEEK USP classe VI résiste à plusieurs cycles de stérilisation sans dégradation.
- Résistance à la traction, rendement (MPa) :96.5-110
- Allongement à la rupture (%) : 30-50
- Dureté (Rockwell M) : 94-99
- Température de déflexion thermique (°C): 160
- Température de transition vitreuse (°C) : 150
PEEK renforcé de fibre de verre - PEEK GF30
Le GF30 PEEK est une variante du PEEK remplie à 30 % de verre. Le GF30 offre une rigidité supérieure et une résistance mécanique supérieure à celles du PEEK non chargé à usage général. Le PEEK renforcé de verre offre également une plus grande stabilité dimensionnelle et une plus grande résistance au fluage. Ce matériau est idéal pour les pièces soumises à des charges statiques élevées à des températures élevées. En raison de l'effet abrasif des fibres de verre sur les surfaces de contact, le PEEK GF30 est moins adapté aux applications de roulements ou abrasives.
- Résistance à la traction, rendement (MPa) : 101-157
- Allongement à la rupture (%) : 2.2-5
- Dureté (Rockwell M) : 103
- Température de déflexion thermique (°C): 316
- Température maximale de service (°C) : 260-300
Caractéristiques du PEEK
1. Excellente résistance chimique, résistance électrique et résistance à la température
Le matériau PEEK présente une résistance chimique élevée. Il a une résistance à la corrosion similaire à celle de l'acier au nickel et maintient une structure chimique non corrosive et intacte même à haute température. Dans des circonstances normales, seul l’acide sulfurique concentré peut dissoudre ce plastique.
Le PEEK présente des performances électriques élevées à haute température et haute fréquence. En raison de sa structure chimique stable lorsqu’elle est soumise à une attaque chimique, les pièces en PEEK peuvent fonctionner parfaitement sous de fortes doses de rayonnements ionisants.
Le PEEK présente également une résistance élevée aux rayonnements gamma, plus significativement que le polystyrène (le matériau le plus résistant aux rayonnements dans les applications de résine à usage général). Cette caractéristique le rend adapté aux fils performants pour assurer une bonne isolation.
Le matériau PEEK est très résistant et possède un point de fusion élevé. Par conséquent, il fonctionne très bien lors du traitement de pointe à haute température et ne se déforme pas à des températures plus élevées.
2. Taux de traitement élevé, performances stables même à haute température
Le matériau PEEK garantit une usinabilité élevée lors de l'usinage CNC du plastique grâce à ses bonnes propriétés de traitement. Bien qu'il s'agisse d'un matériau thermoplastique à ultra haute température, il peut être traité avec différentes méthodes de traitement des matériaux.
Ces procédés comprennent le moulage par injection, le moulage par extrusion, le filage par fusion, etc. La capacité de traitement à haute température et les propriétés élevées de décomposition thermique du PEEK garantissent cette compatibilité. De plus, ce thermoplastique est un matériau auto-extinguible lors de la combustion ; il produit peu ou pas de gaz et de fumées toxiques.
3. Excellentes propriétés mécaniques, résistance au fluage, résistance à l'usure, résistance au frottement.
Le PEEK et d'autres thermoplastiques haute température ont une résistance élevée aux chocs et conservent leurs dimensions à des températures élevées. Il présente un faible coefficient de dilatation linéaire et une bonne stabilité dimensionnelle. Le PEEK possède les propriétés de fatigue et de rétention de contrainte les plus élevées de tous les autres plastiques. De plus, il possède une excellente résistance au fluage (capacité d’une substance à se déformer lentement sous une contrainte prolongée). Cette caractéristique en fait un matériau adapté pour résister à d’énormes contraintes lors du traitement. Le PEEK présente une excellente résistance à l’usure et un faible coefficient de frottement. Par conséquent, il maintient une résistance élevée à l’usure dans diverses conditions de pression physique, de rugosité de surface, de température et de vitesse par rapport à la surface de contact.
4. Faible absorption d'eau, résistance aux radiations
L'utilisation du PEEK pour fabriquer des pièces de machines ou d'instruments aide ces pièces à conserver leur structure chimique et leurs performances dans les zones humides. Sa résistance à l'hydrolyse même à des températures élevées le rend idéal pour les environnements humides, l'eau chaude sous pression ou la vapeur.
Facteurs à prendre en compte lors de l'usinage CNC de pièces PEEK
Le PEEK est un matériau très adaptable, mais il y a certaines considérations techniques à garder à l'esprit pour garantir les meilleurs résultats.
#1 Recuit du plastique PEEK avant l'usinage CNC
Recuit : Le PEEK ayant un allongement inférieur à celui des autres plastiques, il peut se fissurer s'il est percé profondément. Une manipulation spéciale est souvent nécessaire pour minimiser les fissures thermiques et autres dommages dus aux contraintes internes. Cela nécessite un recuit du plastique PEEK avant le traitement. Le plastique PEEK est généralement disponible en différentes tailles sous forme de tiges, de feuilles ou de flans moulés par injection. Mais avant de pouvoir commencer à usiner ces pièces, les contraintes accumulées doivent être éliminées par recuit. Il s’agit d’un processus de traitement thermique qui consiste à chauffer le plastique à une température prédéterminée, à le maintenir pendant un certain temps, puis à le refroidir à température ambiante.
Le recuit augmente la cristallinité des pièces en PEEK et réduit les contraintes internes, empêchant ainsi la possibilité de fissures de surface lors des opérations de découpe CNC. Une chose à noter cependant : si vous prévoyez d'usiner des pièces en PEEK pendant de longues périodes, vous devrez peut-être effectuer un processus de recuit supplémentaire.
#2 Utilisation d'outils en carbure et polycristallins
Toutes les qualités de PEEK sont abrasives pour les outils de coupe ㅡ, ce qui signifie qu'elles peuvent causer des dommages et une usure à l'outil lors des opérations de découpe CNC. Par conséquent, nous vous recommandons d’utiliser des outils en carbure pour de petits lots de nuances PEEK courantes. Cependant, pour les qualités PEEK renforcées de fibres de verre et de fibres de carbone, vous souhaiterez peut-être envisager un outillage polycristallin (PCD), en particulier pour les longues séries de fabrication.
#3 Utilisez le bon liquide de refroidissement
Par exemple, bien que le PEEK soit très résistant à la chaleur, il ne dissipe pas bien la chaleur et doit être refroidi pendant l'usinage CNC pour éviter toute casse ou déformation. Le liquide de refroidissement standard (à base de pétrole) est idéal pour couper du plastique PEEK de qualité industrielle. Mais les liquides de refroidissement standards peuvent affecter la biocompatibilité du PEEK de qualité médicale, le rendant impropre à la fabrication de composants médicaux. Chez AN-Prototype, nous vous recommandons de refroidir le plastique PEEK de qualité médicale avec de l'air comprimé ou de l'eau purifiée.
#4 Utiliser les paramètres d'usinage CNC corrects
Pour usiner CNC des pièces PEEK sans surprises, vous devez vous assurer que vous utilisez les paramètres d'usinage corrects lors des opérations de perçage, de fraisage et de tournage. AN-Prototype résume les plages de vitesse de coupe et d'avance idéales pour la fabrication de pièces en PEEK.
#5 Évitez la pollution
La contamination est une préoccupation majeure lors du traitement du plastique PEEK de qualité médicale, car elle peut affecter sa biocompatibilité. Par conséquent, des gants de protection doivent être utilisés lors de la manipulation des pièces en PEEK. De plus, vous devez conserver les pièces PEEK traitées de qualité médicale dans des contenants hermétiques pour éviter toute contamination.
Applications des pièces PEEK
Les trois principales industries qui utilisent les composants PEEK sont le secteur industriel, le secteur de la santé et l'industrie agroalimentaire.
Application industrielle
Le PEEK de qualité industrielle est essentiellement pur et présente une stabilité mécanique et chimique élevée. Cela minimise la contamination et maximise la sécurité pour les applications chimiques et énergétiques ainsi que pour les composants des industries automobile, aérospatiale et électronique. Dans les roues et pompes industrielles, le PEEK surpasse même les métaux tels que l'acier inoxydable.
Application médicale
PEEK peut fabriquer des composants pour le secteur de la santé, tels que des appareils orthopédiques et des appareils de fusion vertébrale. Lorsqu'il est fabriqué selon des méthodes biocompatibles, le PEEK peut également être utilisé dans les implants dentaires, les prothèses, etc.
Applications alimentaires et boissons
Le PEEK a récemment été approuvé par la Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis comme étant sans danger pour le contact humain lorsqu'il est correctement préparé. Aujourd'hui, le PEEK fait son entrée dans l'industrie agroalimentaire pour des composants tels que des ustensiles de cuisine, des distributeurs et buses de boissons, ainsi que des applications de transformation.