PEEK材料3D打印技术与应用指南

    PEEK（聚醚醚酮）作为一种可在航空航天、医疗植入物等多领域替代金属的高性能聚合物，是制造业中备受青睐的热塑性塑料之一，其优势显著。它能制造出比不锈钢和铝更坚固、更轻量的部件，同时具备极高的耐热性、耐化学腐蚀性、耐磨性及生物相容性，因此广泛应用于几乎所有工业领域。

    在电气工程中，PEEK凭借优异的电绝缘性能成为关键部件的理想材料；在石油天然气行业，其长期耐压和耐磨特性也得到充分应用。

    将PEEK的卓越性能与3D打印技术结合，可实现用耐极端环境材料制造几乎任何定制形状和复杂结构的目标。

    这也解释了为何3D打印PEEK部件在航天器、骨科植入物及高性能赛车发动机部件等领域逐渐替代金属的趋势。

    PEEK的典型应用案例

    美国首例3D打印脊柱植入物：2023年4月，Curiteva公司采用Evonik的VestaKeepi43DFPEEK长丝制造的3D打印脊柱植入物成功植入患者体内，成为美国首例获FDA510(k)批准的3D打印多孔PEEK结构植入物，并实现商业化应用。

    NvisionBiomedicalTechnologies的突破：2024年9月，该公司基于InvibioBiomaterialSolutions的PEEK-Optima聚合物开发的3D打印脊柱植入物获得FDA批准，进一步拓展了PEEK在医疗领域的应用边界。

    3D打印PEEK颅骨植入物获批：2024年4月，VSPPEEK颅骨植入系统通过FDA认证，该系统整合了分割与3D建模软件、3DSystems打印机及Evonik的PEEK树脂，形成完整的FDA批准工作流程。

    专为PEEK设计的3D打印机

    随着对PEEK3D打印需求的增长，制造商正推出更经济、更大尺寸、更易操作的专用设备，推动该材料从高端工业向更广泛领域普及。尽管PEEK仍是成本最高的增材制造聚合物之一（但远低于多数金属），且加工难度较高，其可及性已显著提升。

    并非所有3D打印机都适合PEEK

    PEEK线材卷外观与其他塑料线材无异，但实际打印需更高要求：必须配备超高温挤出喷嘴（300°C以上）、加热打印床及恒温打印腔。部分先进设备还采用局部加热技术（如Solvay特种聚合物的Orion3D打印机），通过直接加热材料至320°C（而非仅加热空气），实现Z轴方向上优于注塑成型的层间结合效果。

    PEEK打印的成败关键在于温度控制与冷却速率。Solvay聚合物科学家兼3D打印PEEK专家BrianAlexander指出，局部控温与打印腔温度管理对结晶过程至关重要，直接影响最终部件的机械性能。

    打印速度与层高的优化

    PEEK打印需严格设置速度与层高参数。材料数据表通常建议打印速度为15-45毫米/秒（具体因品牌而异）。尽管部分打印机宣称速度可达400-500毫米/秒，但PEEK实际无法以如此高速完成高质量打印（其他工程材料或可适用此类速度）。

    目前，PEEK主要通过FDM技术以线材形式加工，但颗粒料与选择性激光烧结（SLS）粉末形式的应用也在推进，尽管SLS工艺在PEEK打印中尚未普及。