3D 프린팅 소재: PEEK란?
몰래 엿보다 생산 및 특성
PEEK는 높은 열역학적 특성으로 잘 알려진 백(폴리아릴에테르케톤) 제품군에 속합니다. 업계의 다양한 폴리머 피라미드를 살펴보면 PEEK는 고성능 폴리머 범주에서 피라미드의 최상위에 있습니다. 분자 구조는 탄소와 산소 원자 사이에 이중 결합이 있는 카르보닐 계열의 유기 화합물인 케톤과 두 개의 에테르로 구성됩니다. 1970년대 말에 처음 출시되었으며, 제공할 수 있는 성능 덕분에 항공이나 전자와 같은 분야에서 빠르게 채택되었습니다. 구조를 살펴보면 반결정성 폴리머이므로 녹을 때 열의 영향으로 분자가 배열되어 물질이 완전히 응고될 때까지 일정한 질서를 형성합니다. 이를 통해 온도가 증가해도 기계적 특성을 유지할 수 있습니다. 이 반결정 구조에는 많은 장점이 있지만 적층 제조에서는 더 복잡한 인쇄 공정이 필요하다는 점에 유의해야 합니다. 이는 경험과 적절한 시스템이 필요한 고도로 기술적인 재료입니다.
PEEK를 이용한 3D 프린팅
3D 프린팅에서는 재료의 일부가 결정화되어 재료의 밀도가 변경되므로 PEEK의 결정화 과정을 제어해야 합니다. 따라서 압출, 빌드 플레이트, 챔버 등 높은 온도 수준을 유지해야 하며 온도 변동을 피해야 합니다. 따라서 3D 프린트 PEEK를 인쇄하려면 400°C에 도달할 수 있는 압출기, 120°C까지 가열할 수 있는 챔버, 적절한 부품 방출을 보장하기 위해 230°C까지 가열할 수 있는 빌드 플레이트가 있는 3D 프린터가 필요합니다. 끝에 뒤틀림을 방지합니다. 화학 반응의 관점에서 볼 때, 재료는 인쇄 중에 밀도가 변한 다음 냉각되면서 수축됩니다.
PEEK는 까다로운 소재이지만 다양한 산업 분야에서 매우 흥미로운 기계적, 화학적 특성을 제공한다고 말할 수 있습니다. 실제로 열과 마모에 매우 강하고, 내화학성이 높으며, 멸균 가능하고 유전 특성을 가지고 있습니다. PEEK는 또한 중량 대비 강도 비율이 높으며 종종 특정 금속을 대체하는 데 사용됩니다. 마지막으로 PEEK는 내염성이 있어 화재/연기 제약이 높은 항공우주 산업과 같은 분야에서 흥미로운 3D 프린팅 소재입니다. 다른 고성능 열가소성 수지와 비교해 보면 PEEK는 기계적 강도에서 ULTEM을 능가합니다.
응용
이 고성능 소재는 의료 분야에서 특히 흥미롭습니다. 살균이 가능하고 생체 적합성이 있기 때문에 맞춤형 임플란트 제조를 비롯한 다양한 응용 분야에 사용할 수 있습니다. 실제로 PEEK는 인간의 뼈와 유사한 특성을 가지고 있습니다. 따라서 PEEK로 3D 프린팅된 임플란트는 임플란트 주변 조직의 재구성을 촉진하여 골유착을 가속화할 수 있습니다. 이에 따라 많은 기업들이 맞춤형 의료기기를 설계하기 위해 PEEK의 3D 프린팅을 활용하고 있습니다.
항공우주 및 자동차 역시 몰래 엿보다 3D 프린팅이 널리 사용되는 시장입니다. 적층 제조를 통해 고성능, 경량, 맞춤형 및 주문형 부품을 만들 수 있습니다. 고성능 소재를 사용하면 더욱 매력적입니다. PEEK는 이러한 분야의 핵심 요소인 무게를 최적화하는 동시에 더 큰 마모 및 온도 저항성을 제공합니다. 실제로 PEEK의 부품이 이미 우주로 보내질 정도로 성능이 뛰어나며, 이는 이 소재가 가장 까다로운 분야의 요구 사항도 충족할 수 있다는 추가 증거입니다.
