在适当的条件下，PEEK、ULTEM 和 PEKK 等高性能聚合物可以制造出色的 3D 打印材料。但 3D 打印这些高性能塑料的成本是多少？
介绍
随着增材制造 (AM) 现在被认为是最终用途零件的有效生产工艺，对高性能聚合物的需求正在不断增长。这些材料的性能优于 POM 和 PC 等工程热塑性塑料，并且远优于 PLA 等商品塑料。
PEEK是高性能类别中最受欢迎的材料之一，它是一种半结晶热塑性聚合物，具有出色的强度和耐化学性。然而，虽然 PEEK 具有卓越的材料特性，但由于其熔点高、粘度高且易于收缩和翘曲，因此难以打印。PEEK 3D 打印还有另一个重大障碍：成本。
本文着眼于高性能聚合物打印的总成本，考虑材料成本、硬件成本和其他费用（退火、材料存储等）。
3DGENCE 的一些 PEEK、PEKK 和 ULTEM 样品。资料来源：阿尼瓦
高性能聚合物的成本
PEEK、ULTEM (PEI)、PEKK 和 PPS 等高性能聚合物通常比 PLA（约 15 美元/千克）和 ABS（约 20 美元/千克）等普通热塑性塑料贵 20 倍以上。这归因于它们理想的材料特性，如强度和耐温性，以及它们的制造数量比普通热塑性塑料少。
鉴于购买可3D 打印形式的材料（如长丝或粉末）的成本也高于颗粒等通用形式的材料，因此高性能 3D 打印材料的价格可能会显得很高。也就是说，少数 3D 打印机能够 3D 打印PEEK 颗粒。
注意：可以在内部用PEEK 颗粒挤出长丝，但只有高端挤出机（通常售价为 10,000 美元或更高）才能达到所需的温度。
ULTEM (PEI) 等材料提供了比 PEEK 稍便宜的替代品，使中小型公司能够实现高性能 3D 打印。
窥视
PEEK（聚醚醚酮）是一种半结晶热塑性聚合物，属于PAEK（聚芳醚酮）家族。PEEK 具有极高的强度、良好的耐化学性、低可燃性和低吸湿性，适用于航空航天、石油和天然气等要求苛刻的行业。其生物相容性也使其适合医疗和牙科植入物。
PEEK 长丝的起价约为450 美元/公斤，高于 ULTEM 和许多用于粉末床熔融 (PBF) 技术的金属粉末。PEEK 长丝的一个例子是 3DXTech 的 ThermaXPEEK，其成本为 595 美元/公斤。
在PBF领域，EOS以前销售一种用于SLS的PEEK粉末，称为HP3，但现在使用PEKK作为其主要的高性能聚合物粉末。
ULTEM（爱德华王子岛）
ULTEM或PEI（聚醚酰亚胺）是一种非晶态热塑性塑料，其材料特性与 PEEK 相似。PEI 比 PEEK 更容易打印，但冲击强度、拉伸强度和耐温性较低。
可以以比 PEEK 更低的价格购买 ULTEM 长丝，这反映出其材料性能稍差。这种高性能聚合物有多种配方，即ULTEM 1010和ULTEM 9085。ULTEM 1010提供更高的拉伸强度，而ULTEM 9085更轻。
ULTEM 还拥有多项认证（例如 ISO 10993、USP VI 级生物相容性和 NSF 51），使其比 PEEK 等或多或少新兴的材料更容易采用。
ULTEM 3D 打印耗材的起价约为250 美元/公斤。Sabic 的 ULTEM 9085 长丝是一种受欢迎的品种，价格为 350 美元/公斤。
猪油
PEKK（聚醚酮酮）是一种半结晶热塑性塑料。与 PEEK 一样，它属于 PAEK 家族，但具有较低的熔点和较弱的晶体结构。PEKK 的优点之一是其熔点和结晶速率可调，因此其各种配方可以提供不同的热性能和机械性能。
有大量 PEKK 长丝可供选择，价格与 PEEK 基本相似，甚至更高。例如，3DXTech 的 ThermaX PEKK 长丝价格为 695 美元/公斤，而 Kimya 的价格在 830 至 945 美元之间。请注意，与需要更昂贵系统的 PEEK 相比，PEKK 更高的可印刷性意味着与成本更低的硬件兼容。
在 SLS（选择性激光烧结）中，EOS 的HT-23 粉末是一种碳纤维增强PEKK，适用于航空航天和其他高性能应用。该材料针对工业客户，其成本对于小公司来说太高了。
高性能聚合物 3D 打印机：定价
高性能塑料有长丝形式，但并非所有 FFF 3D 打印机都具备打印它们的能力。合适的打印机需要高温挤出机（343°C 或更高）、高温打印床（120°C 或更高）和封闭的高温构建室（143°C 或更高）。
PEEK的熔点为343°C，这限制了其在高温3D打印机中的使用。ULTEM 更容易打印。与此同时，PEKK 的某些配方可以通过入门级专业级系统进行加工。
材料挤压
一台能够打印 PEKK 的 3D 打印机成本不到 10,000 美元，但 ULTEM 和 PEEK 需要要求更高的高温 3D 打印机，起价约为30,000 美元。
大规模PEEK打印需要花费超过10万美元。部分原因是此类机器较大，但也因为它们需要更大程度的环境温度控制， 因为较大的零件更容易变形。
粉床融合
一些 SLS 系统可以处理 EOS HT-23，一种增强PEKK 粉末。此类机器通常花费数十万美元。
高性能聚合物3D打印产生的其他成本
除了硬件和耗材成本之外，使用 PEEK、ULTEM 和 PEKK 等高性能材料进行打印还会产生额外费用，例如：
- 退火：3D 打印的 PEEK 零件可能需要退火以消除材料应力并提高机械性能。这需要一个烤箱或熔炉，可能要花费数千美元。
- 存储：高性能塑料用于关键应用，必须正确存储以保证性能。应使用储存和在某些情况下除湿解决方案（例如长丝干燥装置）。
- 电力：具有多个加热区的高温3D打印机比其他系统消耗更多电力，并且会产生更高的电费。
这值得么？
高性能聚合物比标准或工程聚合物具有更高的强度、耐化学性和耐热性。对于许多关键应用来说，它们是值得的。当被视为 3D 打印金属的真正替代品时（在许多情况下确实如此），它们可以提供卓越的价值。
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