在工业级3D打印领域，高性能工程塑料已成为关键材料，其中PEKK、PEEK和ULTEM（PEI）构成了高端应用的核心材料家族。这些材料在航空航天、汽车制造和工业工具等领域展现出显著价值。
材料特性概述
PEKK（聚醚酮酮）、PEEK（聚醚醚酮）和ULTEM（聚醚imide）同属超高性能聚合物家族，具备卓越的耐热性、机械强度和化学稳定性。这些特性使其能够在极端环境下保持性能稳定，成为金属替代方案的重要选择。
| 特性 | PEEK | PEKK | ULTEM |
|---|---|---|---|
| 耐热温度 | 约250°C | 约260°C | 约217°C |
| 打印性能 | 易翘曲 | 翘曲较少 | 易于打印 |
| 机械强度 | 优异 | 与PEEK相近 | 良好 |
| 成本 | 较高 | 中等 | 相对经济 |
各材料优势分析
PEEK：高温环境下的可靠选择
PEEK以其出色的机械强度和耐高温性能闻名，长期使用温度约250°C。它表现出良好的耐化学性，能够抵抗多种化学品的腐蚀，同时具备不错的耐磨性和抗疲劳性。
PEEK在3D打印过程中对工艺要求较为严格，需要打印设备具备高温挤出能力（约400°C）和高热床温度（230°C以上），以防止打印件翘曲和层间分离。
PEKK：平衡性能与打印友好性
PEKK与PEEK化学结构相似，但通过引入第二个酮基，获得了更灵活的加工窗口。其熔点可在280-390°C范围内调整，使它在3D打印过程中减少了翘曲问题，提高了打印成功率。
研究表明，PEKK在Z轴方向上的层间结合强度比PEEK有所提升，这使打印部件具有更均匀的机械性能。PEKK还表现出良好的抗压强度和耐磨损性能，适用于高强度结构件。
ULTEM：综合性能与经济性的平衡
ULTEM（PEI）在耐热性和机械性能上与其他材料相比具有不同特点，但提供了更好的打印友好性和相对经济的成本。它具备固有的阻燃特性和低烟毒性，符合航空航天内饰件的相关标准。
ULTEM有多个等级可供选择，其中ULTEM 9085符合航空航天标准，而ULTEM 1010则满足食品接触应用的要求，展现了其应用多样性。
3D打印应用表现
在3D打印过程中，这三种材料的表现各有特点：
打印PEEK需要精确的温度控制和冷却管理以防止翘曲，而PEKK由于其较慢的结晶速度，更适合打印大型部件。ULTEM则在打印难度上相对较低，更适合初学者使用。
后处理方面，PEEK和PEKK通常需要退火处理来提高层间融合度和机械性能。一些高端3D打印机已集成在线退火功能，简化了后处理流程。
打印这些材料需要高温挤出系统400-480°C和加热构建室120-250°C，设备投入相对较高。
应用领域选择指南
根据不同行业需求，材料选择可参考以下方向：
航空航天领域，PEKK和ULTEM适用于内饰件、风管和支架，兼顾机械性能和阻燃要求；PEEK则更适合发动机周边等高温部件。
汽车制造领域，ULTEM和PEKK用于原型制作和耐热部件，PEEK适用于发动机舱内的高温组件。
工业制造领域，PEKK在石油和天然气领域表现良好，因其卓越的耐化学性；而PEEK则适用于高强度工具和夹具。
特殊应用需求中，需要生物相容性的场景下，PEKK显示出良好的骨整合能力，适用于个性化植入物。
PEKK、PEEK和ULTEM构成了高端工业3D打印的材料基础，各有其优势领域。PEEK提供良好的性能但对打印工艺要求高；PEKK在打印友好性和性能间取得了平衡；ULTEM则提供了较为经济的解决方案且易于打印。选择这些材料时，需综合考虑具体应用场景的性能要求、打印设备条件及成本因素，以充分发挥每种材料的特性优势。
随着3D打印技术不断发展，这些高性能材料的打印工艺将会进一步优化，应用范围也将持续扩展，为制造业创造新的可能性。
