슈퍼 엔지니어링 플라스틱 중에서도 만능 소재인 PEEK에 대해 자세히 알아보세요!
✅열가소성 고분자
✅PEEK(폴리에테르 에트로케튼)
✅PEEK 소재 특징
✅금속을 대체하는 플라스틱 PEEK
✅대형 Super Engineering Plastics 산업용 3D 프린터
#강인성 #휨강도 #내연성 #전기특성 #생체적합성
열가소성1고분자
고체 형태의 열가소성 고분자 소재는 필라멘트와 분말 소재로 나누어지는데, 대부분의 상업화된 열가소성 고분자 소재는 3D 프린팅 적층 방식에 맞추어 필라멘트 또는 분말 형태로 가공하여 사용할 수 있습니다. 3D 프린팅 적층가공에 사용할 수 있는 열가소성 고분자 소재는 아래와 같고, 일반적으로 피라미드 그림의 상단에 위치한 고분자 소재일수록 기계적, 열적 특성이 우수한 반면 프린팅 공정의 요구 온도와 재료비용이 높습니다. 열에 강하고 보다 강도가 좋고, 내구성이 강한 소재를 슈퍼 엔지니어링 플라스틱이라고 하는데 PEEK, CFR-PEEK 등이 대표적입니다. 2
PEEK(폴리에테르 에트로케튼)
이 중 PEEK(폴리에테르 에트로케튼)는 내마모성이 뛰어난 소재로서 내열성이 우수한 폴리이미드(PI)와 더불어 금세기 최고의 물리, 화학적 특성을 가지고 있는 슈퍼 엔지니어링 플라스틱입니다. 그러나 제조공정이 까다로워 소수의 기업만 이 소재를 제공하고 있습니다. PEEK 소재는 일반적인 물리적, 화학적,난연성 등의 특성뿐만 아니라 생체적합성과 형상기억(Shape Memory) 특성도 보유하고 있어서 인체삽입 보형물로 사용되고 있는 대표적인 플라스틱 소재입니다. 현재 PEEK 소재는 절삭가공 방식으로 척추케이지, 골접합 나사 등의 제품이 만들어지고 있습니다. (3D 프린팅 방식으로 필요한 검증을 거쳐 환자 맞춤형 인체삽입 보형물 등의 의료시장에 진입 가능).3 항공우주, 자동차 등의 산업분야에서도 활용이 가능하며, FFF(재료압출) 기술과 함께 사용할 경우 고객은 재료 사용량 절감, 인쇄 부품의 우수한 기계적 특성, 디자인의 자유도 향상 등의 이점을 얻을 수 있습니다.
| 소재 | 특징 |
|---|---|
| ABS | FDM 방식에 초기부터 가장 많이 사용되는 범용 소재로 강도, 내충격성 등 기계적 물성과 내열성이 우수하고 2차 가공이 용이한 반면, 용융 시 냄새와 유해 가스가 발생함. |
| PLA | 융점이 낮아 적층이 용이하고 조형물의 수축 변형이 적고 생분해 되는 친환경 특성을 가지고 있어 선호하는 소재이나, 수분과 열에 약하고 충격강도가 낮아 내구성이 부족하고 표면처리나 도색 등 2차 가공이 어려우며 범용 소재로 사용하기에는 가격이 비싼 편임. |
| PC, PA,TPU, TPE, PPE, PETG | 엔지니어링 플라스틱으로 분류되는 기능성 고분자 소재로서, 내열성, 기계적 강도, 내화학성이 우수한 편이지만 제품 출력 후에 수축되어 치수 안정성이 부족함 단점이 있음. 특히, PBF 방식의 적용 확대에 따라 나일론 계열의 PA6, 11, 12 소재의 수요가 크게 증가하고 있음. |
| PEI, PEEK, PES, PPS | 슈퍼 엔지니어링 플라스틱으로 분류되는 고기능성 고분자 소재로서, 고내열성, 고강도, 내마모성, 내화학성, 치수 안정성을 가지고 있으나, 공급사가 소수인 독과점 소재이기 때문에 가격이 비쌈. |
| PVA, BVOH, HIPS | 제품 출력 시 지지체(Supporter)로 사용되는 고분자 소재로, 제품 출력 후 물 또는 오일(Rimonene 등)로 녹여서 제거함. 특히, PVA와 BVOH는 친환경 소재 로 인정 받고 있음. |
PEEK 소재 특징
- 우수한 생체적합성
- 일반적으로 사용되는 모든 멸균 방법에 대한 높은 내성
- 높은 감마선(γ선) 내방사선성
- 우수한 피로 특성
- 독특한 연성(ductility) 특성
- 피질골(cortical bone)에 근접한 기계적 물성
- 높은 화학적 내성
- 소독제 및 살균제에 대한 높은 내성
- 매우 우수한 내마모성
- 높은 치수 안정성
- 우수한 생체 안정성(biostability)
- 높은 크리프(creep) 저항성
- 우수한 전기 절연 특성
- 우수한 열 절연 특성
금속을 대체하는 플라스틱 PEEK
금속은 높은 밀도라는 물리적 한계를 갖지만, PEEK와 같은 플라스틱 기어는 훨씬 가볍습니다. 따라서 동일한 조건에서 금속 기어를 플라스틱으로 대체하면 회전 질량이 줄어들고, 변속기의 기계적 효율이 향상됩니다.
연구에 따르면, 승용차의 연료 에너지 중 약 1/3이 엔진, 변속기, 타이어, 브레이크 등의 마찰 손실을 극복하는 데 사용된다고 합니다. 따라서 금속 기어를 PEEK 기어로 대체하면 차량의 에너지 효율을 향상시킬 수 있습니다.
또한 PEEK은 자연적인 소음 흡수 특성 덕분에 구동계 소음을 줄일 수 있으며, 사출 성형을 통해 금속 가공보다 더 경제적인 생산이 가능합니다. 출처 : 에보닉
대형 Super Engineering Plastics 산업용 3D 프린터
링크솔루션에서 자체 개발한 국내 최초 엔지니어 플라스틱(PEEK) 상용화 3D 프린터 LINK EP-500은 항공우주, 반도체, 국방 등 고부가가치 부품 생산을 목표로 합니다. 고온 챔버(250℃) 및 고온 노즐(510℃)의 적용으로 Super Engineering Plastic의 기계적 성질을 완벽히 구현하였으며 최대 ±0.05mm의 높은 정밀도로 최적의 파트를 제공합니다. 또한 편의성에 초점을 둔 유저 친화적 디자인과 운영상 밀폐 및 환기 시스템은 고객의 안전한 장비 운영을 도와 드릴 것입니다.
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