Tutto quello che c’è da sapere sul PEKK per la stampa 3D

Il polieterchetoneketone, meglio conosciuto con l’abbreviazione PEKK, è un termoplastico semicristallino sempre più utilizzato nel mercato della manifattura additiva. Viene spesso paragonato al PEEK, che appartiene allo stesso gruppo: il gruppo PAEK, noto per le sue particolari proprietà meccaniche e chimiche. Il PEKK è disponibile principalmente in forma di filamento, ma il materiale può essere trovato anche in polvere.

Il PEKK è stato sviluppato e commercializzato per la prima volta nel 1988 dall’azienda Dupont per il settore aerospaziale. Nei primi anni 2000, la composizione del materiale è stata migliorata dall’azienda Oxford Performance Materials (acquisita da Arkema nel 2009). Vediamo in questa guida come il PEKK viene utilizzato oggi, quali produttori offrono il materiale e ulteriori informazioni sulle sue proprietà e caratteristiche.

La posizione dei composti chetonici può essere modificata (photo credit: Arkema)

Produzione e proprietà del materiale

Come già detto, il PEKK è spesso associato al PEEK, che appartiene allo stesso gruppo e i due materiali non sono simili solo nel nome, ma anche nella composizione chimica. Entrambi contengono infatti chetoni ed eteri. La differenza principale tra questi due materiali ad alte prestazioni sta nel rapporto etere/chetone: il PEKK ha più legami chetonici, che sono più flessibili di quelli eterei. Ciò aumenta soprattutto la resistenza delle catene polimeriche e quindi la temperatura di fusione e la temperatura di transizione vetrosa (temperatura alla quale il polimero inizia a indebolirsi). Si noti anche che questo rapporto non è l’unica differenza. Infatti, la posizione dei legami chetonici nell’anello aromatico può variare, il che consente di modificare la temperatura di fusione e il tasso di cristallizzazione. A rigore, il PEKK ha un grado di cristallizzazione inferiore e può quindi essere trattato come un polimero amorfo. Il PEKK presenta, inoltre, un’ottima resistenza all’usura e alle influenze chimiche, lo dimostra il fatto che solo pochi liquidi, come il benzene o gli alcoli, possono deteriorarlo. Il materiale ha anche un’ottima resistenza dielettrica e proprietà isolanti, il che rappresenta un grande vantaggio per il settore elettronico. Inoltre, il PEKK non è infiammabile e non emette fumi tossici.

Stampa 3D del PEKK

Rispetto al PEEK, il PEKK è un materiale molto più facile da stampare. Ciò è dovuto al fatto che il PEKK è meno influenzato dal raffreddamento e quindi offre una migliore adesione al letto di stampa, evitando effetti di deformazione e warping. Inoltre, il PEKK dal punto di vista estetico presenta una qualità superiore e migliori proprietà di usura e attrito. Per quanto riguarda le proprietà di stampa, il PEKK ha una temperatura di estrusione compresa tra 340°C e 360°C e richiede anche un piano riscaldato e una camera di stampa chiusa e calda. In definitiva, i requisiti sono gli stessi del PEEK, con la differenza che la temperatura di estrusione è leggermente inferiore.

Una maniglia per la porta di un aereo realizzata in PEEK (foto: miniFactory).

Applicazioni

In termini di applicazioni, il PEKK è popolare nei settori aerospaziale e automobilistico, ma anche nell’industria petrolifera e del gas grazie alla sua resistenza alla pressione e alle alte temperature. Il materiale ha un elevato rapporto peso/resistenza, che lo rende una soluzione ideale per la produzione di parti strategiche nell’aeronautica, dove da diversi anni è in atto una corsa alla riduzione del peso. Ad esempio, il PEKK viene utilizzato per parti ad alte prestazioni, come ingranaggi, eliche o pompe e apparecchiature ad alta pressione. I vantaggi del materiale sono sfruttati anche in medicina, dove dispositivi medici e impianti sono realizzati in PEKK. Il materiale è anche spesso utilizzato come sostituto del metallo grazie alla sua elevata resistenza.

Produttori e prezzo

Attualmente, l’azienda chimica francese Arkema è il maggior produttore di PEKK nel settore della produzione additiva. Il produttore offre il Kepstan® PEKK come filamento per la stampa 3D FDM/FFF. Anche il gruppo tedesco Lehvoss ha sviluppato i filamenti LUVOCOM 3F PEKK, tra i quali sono disponibili opzioni con fibra di carbonio e fibra di vetro. Inoltre, diversi produttori di materiali per la stampa 3D offrono filamenti ad alte prestazioni. Tra questi, l’azienda francese KIMYA con i suoi PEKK-A e PEKK Carbon, ma anche le aziende Nanovia, 3DXTech e 3D4Makers. In termini di prezzo, una bobina da 500 grammi costa tra i 400 e i 500 euro, con i filamenti rinforzati in fibra di carbonio che tendono a collocarsi nella fascia di prezzo più alta. Per quanto riguarda la versione in polvere del materiale, EOS con la sua EOS P 810 è attualmente l’unico produttore di stampanti SLS compatibile con questo materiale.

Il filamento PEKK-A del produttore Kimya (Crediti: Kimya)

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*Crediti foto di copertina: 3DGence