Le PEEK comme vecteur de croissance en 10 questions

Dans le domaine de l’impression 3d, le développement de nouveaux matériaux est l’un des points centraux de cette technologie. Il est essentiel à l’accélération de son déploiement.

Les thermoplastiques sont positionnés sur ce marché en plein essor et représentent les matériaux les plus matures et utilisés en fabrication additive.

Dans cet article, nous allons aujourd’hui vous parler de la montée en puissance des polymères techniques haute performance et plus précisément du PEEK.

Ce plastique fait la curiosité des industriels car il est caractérisé par une combinaison de propriétés de résistance étonnantes.

Découvrez sous forme de 10 questions les clefs de ce matériau.

 

1 – Qu’est-ce que le PEEK ?

 

L’usage de l’impression 3D s’est professionnalisé et a entraîné une croissance de l’utilisation de matériaux techniques haute performance. En particulier le PEEK.

Ce thermoplastique est un polymère et appartient à la famille des Polycétones (PEK, PEEK, PEEKK, PEAK, PEEKK, PEKK, PEKEKK). Pour l’imprimer, il nécessite des températures très élevées.

 

2 – Qu’est-ce qui différencie le PEEK d’autres plastiques amorphes en termes de propriétés chimiques ?

 

Si l’on compare le PEEK aux autres plastiques amorphes, celui-ci se caractérise comme semi-cristallin. Pendant l’impression, on note qu’approximativement 30% de la masse du matériau cristallise.

Si l’on parle de réaction chimique, ce dernier change de densité lors de l’impression puis se contracte lorsqu’il refroidit.

Ce phénomène de cristallisation rend le processus d’impression plus complexe à gérer lorsqu’on le compare aux matériaux amorphes.

La température d’extrusion qui nécessite l’impression du PEEK doit être de l’ordre de 450°C ainsi qu’une enceinte chauffée à 120°C. C’est lors de la cristallisation que le PEEK développe des propriétés mécaniques étonnantes.

3 – Quelles sont les propriétés mécaniques du PEEK ?

 

Le PEEK se démarque des autres matériaux d’impression plus classiques. Vous pouvez observer ses caractéristiques ci-dessous :

Une résistance aux températures élevées (260°C),
Une forte résistance à la traction,
Une forte résistance aux déformations,
Une résistance à une grande quantité de produit chimique,
Une résistance à l’usure,
C’est un matériau isolant,
Les pièces imprimées s’éteignent d’elles-mêmes si elles prennent feu,
C’est un matériau stérilisable.

Certains fabricants ont même développé un PEEK renforcé en fibre de carbone pour accroître les résistances et propriétés mécaniques des pièces imprimées.

 

4 – Quelles sont les caractéristiques techniques du PEEK ?

 

Fait intéressant, ce dernier possède des propriétés complètes et peut être utilisé dans de nombreux domaines.

3 secteurs d’activités se démarquent par leur forte demande :

• le médical
• l’aérospatial/aéronautique
• l’automobile

Le PEEK révèle tout son potentiel lorsqu’il est soumis à de fortes contraintes dans des environnements difficiles. De ce fait, ces secteurs d’activités s’intéressent grandement à ce matériau.

Saviez-vous que des pièces en PEEK étaient actuellement utilisées pour remplacer l’aluminium dans l’aéronautique ?

 

En effet, le PEEK est un enjeu majeur pour différentes raisons :

• il permet aux pièces imprimées de résister à des températures plus élevées,
• il est autoextinguible,
• il permet de générer des économies de poids et de carburant grâce à son ratio poids/résistance,
• il isole les composants électriques.

5 – Ce polymère est-il biocompatible ?

 

Alors ? Vous avez devinez ?

Oui en effet, il est biocompatible et stérélisable. C’est l’une des raisons pour lesquelles le domaine du médical s’y intéresse.

Fait intéressant : des chercheurs se sont aperçus après analyses, que les implants imprimés en PEEK avaient des caractéristiques semblables à celles de l’os humain.

De ce fait, cela le rend plus intéressant que le titane et l’acier. A titre d’exemple, les implants en PEEK permettent une meilleure croissance de cellules osseuses et tissus humains. Cela accélère la guérison et diminue le risque de complications à long-terme.

 

6 – Quel est le choix de couleurs disponibles pour ce matériau ?

 

Vous pourrez choisir la couleur de ce matériau en beige et en noir.

Le beige pour sa version classique et le noir pour sa version renforcée en fibre de carbone.

Sachez que sa couleur évolue lors de l’impression en fonction de la cristallisation.

 

7 – Ce matériau est-il compatible avec d’autres procédés que la technologie d’impression 3D FDM ?

 

Il ne s’associe pas seulement à la technologie d’impression 3D FDM mais est également compatible avec le SLS.

 

8 – En moyenne, quel est le prix du filament ?

 

La bobine de 500 grammes coûte environ 400 euros HT.

 

9 – Quels sont les atouts du PEEK ?

 

Au-delà de ses résistances mécaniques élevées, l’un des avantages du PEEK sur les métaux est sa résistance aux fortes températures et sa faible conduction thermique.

Reprenons l’exemple du domaine médical. L’acier est un matériau qui peut subir des changements de températures assez rapidement. Les implants en PEEK seront à même de résoudre ce problème et d’être bénéfiques pour la santé du patient.

Si l’on compare le PEEK aux autres thermoplastiques tels que l’ULTEM. Le premier dépasse le second sur les propriétés et résistances mécaniques. Toutefois, l’ULTEM est moins cher que le PEEK.

 

10 – Ce matériau possède-t-il des variantes ?

 

Sortez votre loupe car la variante est subtile. Il s’agit du PEKK. Ses propriétés sont très semblables à celles du PEEK mais le PEKK se démarque par sa facilité d’impression.

Celui-ci est à mi-chemin entre le matériau amorphe et le semi-cristallin. Ses températures de fusion et de transition vitreuses sont plus hautes.

Résultat : le matériau peut être imprimé dans son état amorphe puis être recuit lors du post-traitement. Cela permet qu’il cristallise et développe ses résistances.

Le procédé d’impression reste alors simple tout en ayant une pièce finie très résistante.

 

L’utilisation du PEEK pour vos projets de pièces plastique permet d’avoir un impact positif sur l’environnement car ce sont des solutions plus légères pour vos équipements embarqués. Comprenez par cela, une réduction de la consommation du carburant.

Il va également permettre d’augmenter la durée de vie des produits grâce à ses performances, d’optimiser la fiabilité et la durabilité des composants, réduire les opérations de maintenance et arrêts de production, de bénéficier de meilleures propriétés mécaniques sur le long-terme et d’une plus grande stabilité dimensionnelle.

Vous pourrez aussi satisfaire les exigences d’inflammabilité et réduire les émissions et la toxicité de fumée.

Ainsi, la conception de pièces dans ce matériau pourra vous garantir la longévité et la durabilité accrues de vos pièces en comparaison avec d’autres plastiques moins performants. Au de-là de son coût onéreux, il est important d’étudier les propriétés durables de ce matériau exceptionnel qui pourrait être plus rentable pour la fabrication de pièces amenées à durer dans le temps, plutôt que de choisir un matériau bon marché qu’il faudra renouveler fréquemment.

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