在適當的條件下，PEEK、ULTEM 和 PEKK 等高性能聚合物可以製造出色的 3D 打印材料。但 3D 打印這些高性能塑料的成本是多少？
介紹
隨着增材製造 (AM) 現在被認為是最終用途零件的有效生產工藝，對高性能聚合物的需求正在不斷增長。這些材料的性能優於 POM 和 PC 等工程熱塑性塑料，並且遠優於 PLA 等商品塑料。
PEEK是高性能類別中最受歡迎的材料之一，它是一種半結晶熱塑性聚合物，具有出色的強度和耐化學性。然而，雖然 PEEK 具有卓越的材料特性，但由於其熔點高、粘度高且易於收縮和翹曲，因此難以打印。PEEK 3D 打印還有另一個重大障礙：成本。
本文着眼於高性能聚合物打印的總成本，考慮材料成本、硬件成本和其他費用（退火、材料存儲等）。
3DGENCE 的一些 PEEK、PEKK 和 ULTEM 樣品。資料來源：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（約 15 美元/千克）和 ABS（約 20 美元/千克）等普通熱塑性塑料貴 20 倍以上。這歸因於它們理想的材料特性，如強度和耐溫性，以及它們的製造數量比普通熱塑性塑料少。
鑒於購買可3D 打印形式的材料（如長絲或粉末）的成本也高於顆粒等通用形式的材料，因此高性能 3D 打印材料的價格可能會顯得很高。也就是說，少數 3D 打印機能夠 3D 打印PEEK 顆粒。
注意：可以在內部用PEEK 顆粒擠出長絲，但只有高端擠出機（通常售價為 10,000 美元或更高）才能達到所需的溫度。
ULTEM (PEI) 等材料提供了比 PEEK 稍便宜的替代品，使中小型公司能夠實現高性能 3D 打印。
窺視
PEEK（聚醚醚酮）是一種半結晶熱塑性聚合物，屬於PAEK（聚芳醚酮）家族。PEEK 具有極高的強度、良好的耐化學性、低可燃性和低吸濕性，適用於航空航天、石油和天然氣等要求苛刻的行業。其生物相容性也使其適合醫療和牙科植入物。
PEEK 長絲的起價約為450 美元/公斤，高於 ULTEM 和許多用於粉末床熔融 (PBF) 技術的金屬粉末。PEEK 長絲的一個例子是 3DXTech 的 ThermaXPEEK，其成本為 595 美元/公斤。
在PBF領域，EOS以前銷售一種用於SLS的PEEK粉末，稱為HP3，但現在使用PEKK作為其主要的高性能聚合物粉末。
ULTEM（愛德華王子島）
ULTEM或PEI（聚醚酰亞胺）是一種非晶態熱塑性塑料，其材料特性與 PEEK 相似。PEI 比 PEEK 更容易打印，但衝擊強度、拉伸強度和耐溫性較低。
可以以比 PEEK 更低的價格購買 ULTEM 長絲，這反映出其材料性能稍差。這種高性能聚合物有多種配方，即ULTEM 1010和ULTEM 9085。ULTEM 1010提供更高的拉伸強度，而ULTEM 9085更輕。
ULTEM 還擁有多項認證（例如 ISO 10993、USP VI 級生物相容性和 NSF 51），使其比 PEEK 等或多或少新興的材料更容易採用。
ULTEM 3D 打印耗材的起價約為250 美元/公斤。Sabic 的 ULTEM 9085 長絲是一種受歡迎的品種，價格為 350 美元/公斤。
豬油
PEKK（聚醚酮酮）是一種半結晶熱塑性塑料。與 PEEK 一樣，它屬於 PAEK 家族，但具有較低的熔點和較弱的晶體結構。PEKK 的優點之一是其熔點和結晶速率可調，因此其各種配方可以提供不同的熱性能和機械性能。
有大量 PEKK 長絲可供選擇，價格與 PEEK 基本相似，甚至更高。例如，3DXTech 的 ThermaX PEKK 長絲價格為 695 美元/公斤，而 Kimya 的價格在 830 至 945 美元之間。請注意，與需要更昂貴系統的 PEEK 相比，PEKK 更高的可印刷性意味着與成本更低的硬件兼容。
在 SLS（選擇性激光燒結）中，EOS 的HT-23 粉末是一種碳纖維增強PEKK，適用於航空航天和其他高性能應用。該材料針對工業客戶，其成本對於小公司來說太高了。
高性能聚合物 3D 打印機：定價
高性能塑料有長絲形式，但並非所有 FFF 3D 打印機都具備打印它們的能力。合適的打印機需要高溫擠出機（343°C 或更高）、高溫打印床（120°C 或更高）和封閉的高溫構建室（143°C 或更高）。
PEEK的熔點為343°C，這限制了其在高溫3D打印機中的使用。ULTEM 更容易打印。與此同時，PEKK 的某些配方可以通過入門級專業級系統進行加工。
材料擠壓
一台能夠打印 PEKK 的 3D 打印機成本不到 10,000 美元，但 ULTEM 和 PEEK 需要要求更高的高溫 3D 打印機，起價約為30,000 美元。
大規模PEEK打印需要花費超過10萬美元。部分原因是此類機器較大，但也因為它們需要更大程度的環境溫度控制， 因為較大的零件更容易變形。
粉床融合
一些 SLS 系統可以處理 EOS HT-23，一種增強PEKK 粉末。此類機器通常花費數十萬美元。
高性能聚合物3D打印產生的其他成本
除了硬件和耗材成本之外，使用 PEEK、ULTEM 和 PEKK 等高性能材料進行打印還會產生額外費用，例如：
- 退火：3D 打印的 PEEK 零件可能需要退火以消除材料應力並提高機械性能。這需要一個烤箱或熔爐，可能要花費數千美元。
- 存儲：高性能塑料用於關鍵應用，必須正確存儲以保證性能。應使用儲存和在某些情況下除濕解決方案（例如長絲乾燥裝置）。
- 電力：具有多個加熱區的高溫3D打印機比其他系統消耗更多電力，並且會產生更高的電費。
這值得么？
高性能聚合物比標準或工程聚合物具有更高的強度、耐化學性和耐熱性。對於許多關鍵應用來說，它們是值得的。當被視為 3D 打印金屬的真正替代品時（在許多情況下確實如此），它們可以提供卓越的價值。