ในขอบเขตของวัสดุวิศวกรรมขั้นสูง Polyether Ether Ketone (PEEK) ถือเป็นเกณฑ์มาตรฐานสำหรับโพลีเมอร์ประสิทธิภาพสูง และชิ้นส่วนที่ผ่านการแปรรูป PEEK ซึ่งสร้างขึ้นจากวัสดุพิเศษนี้ กลายเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ในอุตสาหกรรมที่ความน่าเชื่อถือ ความทนทาน และการทนทานต่อสภาวะที่รุนแรงไม่สามารถต่อรองได้ แตกต่างจากพลาสติกทั่วไปหรือแม้แต่โพลีเมอร์เชิงวิศวกรรมอื่นๆ (เช่น ไนลอนหรืออะซีตัล) PEEK นำเสนอการผสมผสานที่ไม่มีใครเทียบได้ของความเสถียรทางความร้อน ความต้านทานต่อสารเคมี ความแข็งแรงเชิงกล และความเข้ากันได้ทางชีวภาพ ทำให้ชิ้นส่วนที่ผ่านการแปรรูป PEEK เหมาะสำหรับใช้ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ ยานยนต์ การแพทย์ น้ำมันและก๊าซ และอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งส่วนประกอบต้องทนทานต่ออุณหภูมิสูง สารเคมีรุนแรง งานหนัก หรือสภาพแวดล้อมปลอดเชื้อ ตั้งแต่ตัวยึดสำหรับการบินและอวกาศที่มีความแม่นยำสูงไปจนถึงการปลูกถ่ายทางการแพทย์ที่เข้ากันได้ทางชีวภาพ ชิ้นส่วนที่ผ่านการแปรรูป PEEK เชื่อมช่องว่างระหว่างวัสดุศาสตร์และความต้องการทางอุตสาหกรรม โดยนำเสนอโซลูชันที่มีประสิทธิภาพเหนือกว่าโลหะและพลาสติกแบบดั้งเดิม คู่มือที่ครอบคลุมนี้สำรวจทุกแง่มุมของชิ้นส่วนแปรรูป PEEK ตั้งแต่คุณสมบัติเฉพาะของเรซิน PEEK ไปจนถึงเทคนิคการผลิต การออกแบบเฉพาะการใช้งาน การควบคุมคุณภาพ และแนวโน้มในอนาคต ซึ่งเผยให้เห็นว่าเหตุใดชิ้นส่วนเหล่านี้จึงเป็นวัสดุที่ถูกเลือกสำหรับการใช้งานทางอุตสาหกรรมที่ล้ำสมัย
1. ศาสตร์แห่ง PEEK: เพราะเหตุใดจึงเป็นโพลีเมอร์ประสิทธิภาพสูง
เพื่อให้เข้าใจถึงความเหนือกว่าของชิ้นส่วนที่ผ่านการแปรรูป PEEK จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องแกะคุณสมบัติโดยธรรมชาติของเรซิน PEEK ออกก่อน ซึ่งเป็นเทอร์โมพลาสติกโพลีเมอร์กึ่งผลึกที่มีโครงสร้างโมเลกุลที่เป็นเอกลักษณ์ซึ่งทำให้มีลักษณะการทำงานที่โดดเด่น ได้รับการพัฒนาในช่วงทศวรรษ 1980 โดย Victrex PLC PEEK ได้กลายเป็นมาตรฐานทองคำสำหรับโพลีเมอร์ประสิทธิภาพสูง เนื่องจากความสามารถในการรักษาฟังก์ชันการทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีความต้องการมากที่สุด
1.1 คุณสมบัติหลักของเรซิน PEEK: รากฐานของชิ้นส่วนประสิทธิภาพสูง
โครงสร้างโมเลกุลของ PEEK ประกอบด้วยกลุ่มอีเทอร์และคีโตนที่ทำซ้ำ ทำให้มีคุณสมบัติที่ทำให้โดดเด่นท่ามกลางวัสดุทางวิศวกรรม:
1.1.1 ความเสถียรทางความร้อนที่ยอดเยี่ยม
PEEK มีความต้านทานต่ออุณหภูมิสูงอย่างน่าทึ่ง โดยมีอุณหภูมิการใช้งานต่อเนื่องสูงถึง 260°C (500°F) และจุดหลอมเหลวประมาณ 343°C (650°F) ซึ่งหมายความว่าชิ้นส่วนที่ผ่านการแปรรูป PEEK สามารถทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือในสภาพแวดล้อมที่พลาสติกทั่วไปจะละลาย บิดเบี้ยว หรือเสื่อมสภาพ เช่น ใกล้กับเครื่องยนต์ของเครื่องบิน ระบบไอเสียของรถยนต์ หรือเตาเผาอุตสาหกรรม แม้ในอุณหภูมิที่สูงมาก PEEK ยังคงความแข็งแรงเชิงกล: จะสูญเสียความต้านทานแรงดึงเพียงประมาณ 20% เมื่อสัมผัสกับอุณหภูมิ 200°C (392°F) เป็นเวลานาน ซึ่งมีประสิทธิภาพเหนือกว่าวัสดุอย่างไนลอน (ซึ่งสูญเสียความแข็งแรง 50% ที่อุณหภูมิ 100°C / 212°F) หรืออะลูมิเนียม (ซึ่งจะอ่อนตัวลงอย่างมากเมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 200°C)
นอกจากนี้ PEEK ยังมีความต้านทานเปลวไฟได้ดีเยี่ยม โดยสามารถดับไฟได้เอง (ตรงตามมาตรฐาน UL94 V-0) และปล่อยควันและก๊าซพิษในระดับต่ำเมื่อสัมผัสกับไฟ ทำให้ชิ้นส่วนที่ผ่านการแปรรูป PEEK เหมาะสำหรับใช้ในการบินและอวกาศ การขนส่งสาธารณะ และการใช้งานอื่นๆ ที่ความปลอดภัยจากอัคคีภัยเป็นสิ่งสำคัญ
1.1.2 ความทนทานต่อสารเคมีที่เหนือกว่า
PEEK มีความทนทานสูงต่อสารเคมีรุนแรงหลายชนิด รวมถึงกรด ด่าง ตัวทำละลาย น้ำมัน และเชื้อเพลิง แม้ในอุณหภูมิที่สูงขึ้น ชิ้นส่วนที่ผ่านการแปรรูป PEEK ต่างจากโลหะ (ซึ่งกัดกร่อน) หรือพลาสติกอื่นๆ (ซึ่งละลายหรือพองตัว) จะรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างเมื่อสัมผัสกับ:
กรดแก่ (เช่น กรดซัลฟิวริก กรดไฮโดรคลอริก) ที่ความเข้มข้นสูงถึง 50%
ด่างแก่ (เช่น โซเดียมไฮดรอกไซด์) ที่ความเข้มข้นสูงถึง 30%
ตัวทำละลายอินทรีย์ (เช่น อะซิโตน เมทานอล น้ำมันเบนซิน น้ำมันเครื่องบิน)
น้ำมันเครื่องและน้ำมันหล่อลื่นอุตสาหกรรม (เช่น น้ำมันเครื่อง น้ำมันไฮดรอลิก)
ความทนทานต่อสารเคมีนี้ทำให้ชิ้นส่วนที่ผ่านการแปรรูป PEEK เหมาะสำหรับใช้ในอุปกรณ์ขุดเจาะน้ำมันและก๊าซ (ที่สัมผัสกับน้ำมันดิบและของเหลวจากการขุดเจาะ) โรงงานแปรรูปสารเคมี (ที่สัมผัสกับสารรีเอเจนต์ที่มีฤทธิ์กัดกร่อน) และระบบเชื้อเพลิงของยานยนต์ (ที่สัมผัสกับน้ำมันเบนซินและเอทานอลผสม)
1.1.3 ความแข็งแรงและความทนทานทางกลสูง
PEEK ผสมผสานความต้านทานแรงดึง ความแข็ง และทนต่อแรงกระแทกสูง แม้ในอุณหภูมิสูง ทำให้เป็นทางเลือกที่ใช้งานได้แทนโลหะ เช่น อลูมิเนียม เหล็กกล้า หรือไทเทเนียมในการใช้งานหลายประเภท คุณสมบัติทางกลที่สำคัญ ได้แก่ :
ความต้านแรงดึง: 90-100 MPa (13,000-14,500 psi) ที่อุณหภูมิห้อง เทียบได้กับอะลูมิเนียม
โมดูลัสแรงดัดงอ: 3.8-4.1 GPa (550,000-595,000 psi) ให้ความแข็งที่ดีเยี่ยมสำหรับส่วนประกอบโครงสร้าง
ความต้านทานแรงกระแทก: แรงกระแทก Izod ที่มีรอยบาก 8-12 kJ/m² ทำให้ทนทานต่อแรงกระแทกหรือโหลดกะทันหัน
ความต้านทานต่อการสึกหรอ: PEEK มีค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำ (0.3-0.4 ต่อเหล็ก) และมีความทนทานต่อการเสียดสีสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเติมด้วยวัสดุเสริมแรง เช่น คาร์บอนไฟเบอร์หรือ PTFE (polytetrafluoroethylene) ทำให้ชิ้นส่วนที่ผ่านการแปรรูป PEEK เหมาะสำหรับตลับลูกปืน เกียร์ และส่วนประกอบเลื่อนที่ต้องการอายุการใช้งานที่ยาวนานโดยไม่ต้องหล่อลื่น
นอกจากนี้ PEEK ยังมีความต้านทานความล้าที่ดีเยี่ยม: สามารถทนต่อโหลดแบบวนซ้ำๆ ได้โดยไม่เกิดความเสียหาย ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่สำคัญสำหรับส่วนประกอบต่างๆ เช่น ตัวยึดสำหรับการบินและอวกาศ หรือชิ้นส่วนระบบกันสะเทือนของรถยนต์ที่ต้องรับแรงเค้นคงที่
1.1.4 ความเข้ากันได้ทางชีวภาพและความสามารถในการฆ่าเชื้อ
สำหรับการใช้งานทางการแพทย์ ความเข้ากันได้ทางชีวภาพของ PEEK เป็นตัวเปลี่ยนเกม ได้รับการอนุมัติจากหน่วยงานกำกับดูแล เช่น FDA (สำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาของสหรัฐอเมริกา) และ CE (Conformité Européenne) เพื่อใช้ในอุปกรณ์ทางการแพทย์แบบฝัง เนื่องจาก:
ไม่กระตุ้นการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันหรือทำให้เนื้อเยื่อถูกปฏิเสธ
มีความทนทานต่อการย่อยสลายในร่างกายมนุษย์ (ไม่มีสารพิษที่ชะล้างได้)
สามารถฆ่าเชื้อได้โดยใช้วิธีการทางการแพทย์ทั่วไปทั้งหมด รวมถึงการนึ่งฆ่าเชื้อ (การฆ่าเชื้อด้วยไอน้ำที่อุณหภูมิ 134°C / 273°F) การฉายรังสีแกมมา และการฆ่าเชื้อด้วยเอทิลีนออกไซด์ (EtO)
ทำให้ชิ้นส่วนที่ผ่านการแปรรูป PEEK เหมาะสำหรับการปลูกถ่ายกระดูกและข้อ (เช่น กรงฟิวชั่นกระดูกสันหลัง ส่วนประกอบเปลี่ยนสะโพก) การปลูกถ่ายฟัน และเครื่องมือผ่าตัด ซึ่งความเข้ากันได้ทางชีวภาพและความเป็นหมันไม่สามารถต่อรองได้
1.1.5 ฉนวนไฟฟ้า
PEEK เป็นฉนวนไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม โดยมีความต้านทานปริมาตร >10¹⁶ Ω·cm และความเป็นฉนวนที่ 25-30 kV/mm โดยจะรักษาคุณสมบัติการเป็นฉนวนแม้ในอุณหภูมิสูงและในสภาพแวดล้อมที่ชื้น ทำให้ชิ้นส่วนที่ผ่านการแปรรูป PEEK เหมาะสำหรับใช้ในงานไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ เช่น ขั้วต่อที่มีอุณหภูมิสูง ส่วนประกอบของแผงวงจร และฉนวนสำหรับแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า (EV) ต่างจากเซรามิกบางชนิด (ซึ่งเปราะ) หรือพลาสติกอื่นๆ (ซึ่งสูญเสียคุณสมบัติของฉนวนที่อุณหภูมิสูง) PEEK ผสมผสานประสิทธิภาพทางไฟฟ้าเข้ากับความทนทานเชิงกล
2. กระบวนการผลิตสำหรับชิ้นส่วนที่ผ่านการแปรรูป PEEK: วิศวกรรมที่มีความแม่นยำเพื่อประสิทธิภาพสูงสุด
คุณสมบัติเฉพาะของ PEEK ได้แก่ จุดหลอมเหลวสูง ความหนืดสูงในสถานะหลอมเหลว ต้องใช้กระบวนการผลิตเฉพาะทางเพื่อสร้างชิ้นส่วนที่แม่นยำและมีคุณภาพสูง การเลือกกระบวนการขึ้นอยู่กับข้อกำหนดความซับซ้อน ปริมาณ และประสิทธิภาพของชิ้นส่วน ด้านล่างนี้เป็นเทคนิคการผลิตทั่วไปสำหรับชิ้นส่วนแปรรูป PEEK:
2.1 การฉีดขึ้นรูป: การผลิตชิ้นส่วนที่ซับซ้อนในปริมาณมาก
การฉีดขึ้นรูปเป็นกระบวนการที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตชิ้นส่วนแปรรูป PEEK ปริมาณสูงที่มีรูปทรงที่ซับซ้อน (เช่น เกียร์ ตัวเชื่อมต่อ ส่วนประกอบทางการแพทย์) กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับ:
การเตรียมวัสดุ: เรซิน PEEK (มักอยู่ในรูปเม็ด บางครั้งเต็มไปด้วยวัสดุเสริม เช่น คาร์บอนไฟเบอร์หรือใยแก้ว) จะถูกทำให้แห้งเพื่อขจัดความชื้น (ปริมาณความชื้นจะต้อง <0.02% เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดฟองหรือการแตกร้าวในส่วนสุดท้าย)
การหลอมและการฉีด: เรซินแห้งจะถูกป้อนเข้าไปในเครื่องฉีดขึ้นรูป ซึ่งจะถูกให้ความร้อนที่ 360-400°C (680-752°F) ซึ่งอยู่เหนือจุดหลอมเหลวของ PEEK มาก เพื่อก่อตัวเป็นโพลีเมอร์หลอมเหลว จากนั้น PEEK ที่หลอมละลายจะถูกฉีดที่แรงดันสูง (100-200 MPa / 14,500-29,000 psi) เข้าไปในโพรงแม่พิมพ์เหล็กที่กลึงด้วยความแม่นยำ
การทำความเย็นและการถอดแบบ: แม่พิมพ์ถูกทำให้เย็นลงที่ 120-180°C (248-356°F) เพื่อให้ PEEK ตกผลึก (โครงสร้างกึ่งผลึกมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความแข็งแรงเชิงกล) เมื่อเย็นแล้ว แม่พิมพ์จะเปิดออก และนำชิ้นส่วนออก
หลังการประมวลผล: ชิ้นส่วนอาจผ่านการตัดแต่ง (เพื่อเอาวัสดุส่วนเกินออก) การอบอ่อน (เพื่อลดความเครียดภายในและปรับปรุงความเสถียรของมิติ) หรือการตกแต่งพื้นผิว (เช่น การขัดเงา การเคลือบ) ก่อนใช้งาน
การฉีดขึ้นรูปมีข้อดีหลายประการสำหรับชิ้นส่วนแปรรูป PEEK:
ความแม่นยำสูง: แม่พิมพ์สามารถผลิตชิ้นส่วนที่มีพิกัดความเผื่อต่ำ (±0.01 มม. สำหรับชิ้นส่วนขนาดเล็ก) ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการใช้งานด้านการบินและอวกาศหรือทางการแพทย์
ปริมาณสูง: เหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมาก (ชิ้นส่วนมากกว่า 10,000 ชิ้น) โดยมีคุณภาพสม่ำเสมอในทุกชุด
รูปทรงที่ซับซ้อน: สามารถผลิตชิ้นส่วนที่มีรอยบาก ผนังบาง และรายละเอียดที่ซับซ้อนซึ่งยากจะบรรลุด้วยกระบวนการอื่น
อย่างไรก็ตาม การฉีดขึ้นรูปต้องใช้ต้นทุนล่วงหน้าสูงสำหรับการทำแม่พิมพ์ (โดยเฉพาะแม่พิมพ์เหล็ก) ทำให้ประหยัดน้อยลงสำหรับการผลิตในปริมาณน้อย
2.2 เครื่องจักรกลซีเอ็นซี: ชิ้นส่วนที่มีปริมาณน้อยและมีความแม่นยำสูง
การตัดเฉือนด้วยคอมพิวเตอร์ควบคุมเชิงตัวเลข (CNC) เป็นกระบวนการที่ต้องการสำหรับชิ้นส่วน ต้นแบบ หรือชิ้นส่วนที่ผ่านการแปรรูป PEEK ปริมาณต่ำ หรือชิ้นส่วนที่มีรูปทรงที่ซับซ้อนซึ่งยากต่อการฉีดแม่พิมพ์ (เช่น ส่วนประกอบที่มีโครงสร้างขนาดใหญ่ การปลูกถ่ายทางการแพทย์ตามสั่ง) กระบวนการนี้ใช้เครื่องจักรที่ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ (โรงสี เครื่องกลึง เราเตอร์) เพื่อนำวัสดุออกจากบล็อก PEEK ที่เป็นของแข็ง (เรียกว่า "ช่องว่าง") เพื่อสร้างรูปร่างที่ต้องการ
ขั้นตอนสำคัญในการกลึง CNC ของ PEEK:
การเลือกวัสดุ: PEEK แบบทึบ (มีให้เลือกทั้งแบบแผ่น แท่ง หรือบล็อก) จะถูกเลือกตามขนาดและความต้องการของชิ้นส่วน เช่น PEEK ที่ยังไม่ได้เติมสำหรับการใช้งานทั่วไป PEEK แบบเติม (คาร์บอนไฟเบอร์ ใยแก้ว) เพื่อเพิ่มความแข็งแรง
การเขียนโปรแกรม: โมเดล CAD (การออกแบบโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วย) ของชิ้นส่วนจะถูกสร้างขึ้น และซอฟต์แวร์ CAM (การผลิตโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วย) จะสร้างเส้นทางเครื่องมือสำหรับเครื่อง CNC โดยระบุเครื่องมือตัด ความเร็ว และฟีด
การตัดเฉือน: แผ่น PEEK ยึดอยู่กับโต๊ะทำงานของเครื่อง CNC และเครื่องใช้เครื่องมือตัดพิเศษ (เหล็กความเร็วสูงหรือคาร์ไบด์) เพื่อขจัดวัสดุ จุดหลอมเหลวที่สูงของ PEEK จำเป็นต้องควบคุมความเร็วตัดอย่างระมัดระวัง (โดยทั่วไปคือ 50-150 ม./นาที) และป้อนเพื่อป้องกันความร้อนสูงเกินไป (ซึ่งอาจทำให้เกิดการหลอมเหลว การบิดงอ หรือการสึกหรอของเครื่องมือ)
การตกแต่ง: ชิ้นส่วนกลึงจะถูกลบคม (เพื่อขจัดขอบคม) ทำความสะอาด และอาจผ่านการอบอ่อนเพื่อลดความเค้นตกค้าง
เครื่องจักรกลซีเอ็นซีมีประโยชน์หลายประการสำหรับชิ้นส่วนแปรรูป PEEK:
ต้นทุนล่วงหน้าต่ำ: ไม่ต้องใช้เครื่องมือแม่พิมพ์ ทำให้เหมาะสำหรับงานต้นแบบหรือชุดงานขนาดเล็ก (1-1,000 ชิ้น)
ความยืดหยุ่นสูง: ปรับให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงการออกแบบได้อย่างง่ายดาย เพียงอัปเดตโปรแกรม CAD/CAM โดยไม่จำเป็นต้องแก้ไขแม่พิมพ์
ความคลาดเคลื่อนแคบ: บรรลุความคลาดเคลื่อนแคบถึง ±0.005 มม. เหมาะสำหรับส่วนประกอบที่มีความแม่นยำ เช่น เซ็นเซอร์การบินและอวกาศหรือเครื่องมือทางการแพทย์
ข้อจำกัดหลักของการตัดเฉือน CNC คือการสูญเสียวัสดุ PEEK มากถึง 70% อาจถูกลบออกสำหรับชิ้นส่วนที่ซับซ้อน ทำให้มีราคาแพงต่อชิ้นส่วนมากกว่าการฉีดขึ้นรูปสำหรับปริมาณสูง
2.3 การผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุ (การพิมพ์ 3 มิติ): ต้นแบบและชิ้นส่วนแบบกำหนดเองที่ซับซ้อน
การผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุ (AM) หรือการพิมพ์ 3 มิติ ได้กลายเป็นกระบวนการปฏิวัติสำหรับการผลิตชิ้นส่วนที่ผ่านการแปรรูป PEEK แบบกำหนดเอง โดยเฉพาะอย่างยิ่งต้นแบบ ส่วนประกอบที่มีปริมาณน้อย หรือชิ้นส่วนที่มีโครงสร้างภายในที่ซับซ้อน (เช่น โครงสร้างขัดแตะสำหรับการปลูกถ่ายทางการแพทย์ ส่วนประกอบการบินและอวกาศน้ำหนักเบา) กระบวนการ AM ที่พบบ่อยที่สุดสำหรับ PEEK คือ Fused Filament Fabrication (FFF) (หรือที่เรียกว่า Fused Deposition Modeling, FDM) ซึ่งเกี่ยวข้องกับ:
การเตรียมวัสดุ: เส้นใย PEEK (เส้นผ่านศูนย์กลาง 1.75 มม. หรือ 2.85 มม.) แห้งเพื่อขจัดความชื้น (สำคัญอย่างยิ่งในการป้องกันปัญหาการยึดเกาะของชั้น)
การพิมพ์ 3 มิติ: เส้นใยจะถูกป้อนเข้าไปในเครื่องอัดรีดที่ให้ความร้อน (360-400°C) ของเครื่องพิมพ์ 3D FFF ซึ่งจะถูกหลอมและสะสมเป็นชั้นๆ ทีละชั้นบนแผ่นสร้างที่ให้ความร้อน (120-180°C) เครื่องพิมพ์ใช้แบบจำลองที่สร้างโดย CAD เพื่อสร้างชิ้นส่วน โดยแต่ละชั้นจะเชื่อมติดกับชั้นก่อนหน้า
หลังการประมวลผล: ชิ้นส่วนที่พิมพ์จะถูกนำออกจากแผ่นรองพิมพ์ ทำความสะอาด และอาจผ่านการอบอ่อน (เพื่อปรับปรุงความเป็นผลึกและความแข็งแรงเชิงกล) การถอดแบบรองรับ (หากชิ้นส่วนมีส่วนที่ยื่นออกมา) หรือการตกแต่งพื้นผิว (เช่น การขัด การขัดเงา)
การผลิตแบบเติมเนื้อมีข้อดีเฉพาะสำหรับชิ้นส่วนแปรรูป PEEK:
อิสระในการออกแบบ: สามารถผลิตชิ้นส่วนที่มีรูปทรงที่ซับซ้อน (เช่น ช่องภายใน โครงสร้างขัดแตะ) ซึ่งไม่สามารถทำได้ด้วยการฉีดขึ้นรูปหรือเครื่องจักรกลซีเอ็นซี
การปรับแต่ง: เหมาะสำหรับชิ้นส่วนที่ทำเพียงครั้งเดียวหรือส่วนประกอบเฉพาะบุคคล เช่น การปลูกถ่ายทางการแพทย์ที่ปรับให้พอดีตามความต้องการซึ่งปรับให้เหมาะกับกายวิภาคของผู้ป่วย
การสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็ว: ลดเวลาในการสร้างต้นแบบจากสัปดาห์ (ด้วยการฉีดขึ้นรูป) เหลือเพียงไม่กี่วัน เพื่อเร่งการพัฒนาผลิตภัณฑ์
อย่างไรก็ตาม ชิ้นส่วน PEEK ที่พิมพ์แบบ 3 มิติมักจะมีความแข็งแรงเชิงกลต่ำกว่าชิ้นส่วนที่ฉีดขึ้นรูปหรือกลึง (เนื่องจากปัญหาการยึดเกาะของชั้น) และต้องใช้เครื่องพิมพ์เฉพาะทาง (สามารถใช้งานอุณหภูมิสูงได้) และขั้นตอนหลังการประมวลผลเพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพ
2.4 การอัดขึ้นรูป: ชิ้นส่วนขนาดใหญ่ที่มีผนังหนา
การอัดขึ้นรูปใช้สำหรับการผลิตชิ้นส่วนแปรรูป PEEK ที่มีผนังหนาขนาดใหญ่ (เช่น วาล์วอุตสาหกรรม เฟืองขนาดใหญ่ หรือส่วนประกอบโครงสร้าง) ซึ่งใหญ่เกินไปสำหรับการฉีดขึ้นรูปหรือมีราคาแพงเกินไปสำหรับเครื่องจักร กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับ:
การเตรียมวัสดุ: เรซิน PEEK (มักอยู่ในรูปแบบผงหรือเม็ด) จะถูกใส่ลงในโพรงแม่พิมพ์ที่ให้ความร้อน (180-220°C)
การบีบอัดและการทำความร้อน: แม่พิมพ์ปิดอยู่ และใช้แรงดัน (10-50 MPa / 1,450-7,250 psi) กับเรซิน จากนั้นให้ความร้อนแม่พิมพ์ที่ 360-400°C เพื่อละลายและรักษา PEEK
การทำความเย็นและการถอดแบบ: แม่พิมพ์จะถูกทำให้เย็นลงที่ 120-180°C และชิ้นส่วนจะถูกถอดแบบ อาจจำเป็นต้องมีการประมวลผลภายหลัง (การตัดแต่ง การอบอ่อน)
การอัดขึ้นรูปมีความคุ้มค่าสำหรับชิ้นส่วนขนาดใหญ่ และช่วยให้มีการเสริมแรงในระดับสูง (เช่น การเติมคาร์บอนไฟเบอร์ 60%) เพื่อเพิ่มความแข็งแรง แต่มีรอบเวลานานกว่าการฉีดขึ้นรูป และไม่เหมาะกับรูปทรงที่ซับซ้อน
3. ประเภทของชิ้นส่วนแปรรูป PEEK: ปรับให้เหมาะกับความต้องการเฉพาะของอุตสาหกรรม
ชิ้นส่วนแปรรูป PEEK มีจำหน่ายหลายประเภท แต่ละชิ้นได้รับการออกแบบมาเพื่อตอบสนองความต้องการเฉพาะของอุตสาหกรรมเฉพาะ ด้านล่างนี้เป็นหมวดหมู่ที่พบบ่อยที่สุด ซึ่งจัดเรียงตามภาคแอปพลิเคชัน:
3.1 ชิ้นส่วนแปรรูป PEEK การบินและอวกาศและการบิน
อุตสาหกรรมการบินและอวกาศต้องการส่วนประกอบที่มีน้ำหนักเบา มีความแข็งแรงสูง และทนต่ออุณหภูมิและสารเคมีที่รุนแรง ทำให้ชิ้นส่วนที่ผ่านการแปรรูป PEEK เป็นตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุด การใช้งานด้านการบินและอวกาศทั่วไป ได้แก่:
ตัวยึด: สลักเกลียว น็อต และแหวนรอง PEEK จะใช้แทนตัวยึดโลหะภายในห้องโดยสารเครื่องบิน (เช่น แผงห้องโดยสาร ที่นั่ง) และห้องเครื่องยนต์ ตัวยึด PEEK ลดน้ำหนัก (ได้ถึง 50% เมื่อเทียบกับอะลูมิเนียม) ในขณะที่ทนต่ออุณหภูมิได้สูงถึง 260°C
ตลับลูกปืนและบุชชิ่ง: ตลับลูกปืน PEEK (มักเต็มไปด้วย PTFE เพื่อการเสียดสีต่ำ) ใช้ในเฟืองลงจอด พัดลมเครื่องยนต์ และระบบควบคุม ทำงานโดยไม่ต้องหล่อลื่น (สำคัญมากสำหรับการบินและอวกาศ ซึ่งการรั่วของสารหล่อลื่นอาจทำให้เกิดความล้มเหลว) และต้านทานการสึกหรอจากฝุ่น เศษซาก และอุณหภูมิที่สูงมาก
อุปกรณ์ไฟฟ้า: ขั้วต่อ PEEK ฉนวน และส่วนรองรับแผงวงจรใช้ในระบบการบิน (เช่น อุปกรณ์นำทาง อุปกรณ์สื่อสาร) รักษาความเป็นฉนวนไฟฟ้าที่อุณหภูมิสูง และต้านทานการสัมผัสกับเชื้อเพลิงเครื่องบินและของไหลไฮดรอลิก
ส่วนประกอบโครงสร้าง: ชิ้นส่วนคอมโพสิต PEEK (เติมด้วยคาร์บอนไฟเบอร์) ใช้ในส่วนประกอบโครงสร้างน้ำหนักเบา เช่น วิงเล็ต บังโคลนเครื่องยนต์ และแผงภายใน ชิ้นส่วนเหล่านี้มีอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูง ซึ่งช่วยลดการใช้เชื้อเพลิงของเครื่องบิน
ชิ้นส่วนที่ผ่านการแปรรูป PEEK สำหรับการบินและอวกาศต้องเป็นไปตามมาตรฐานอุตสาหกรรมที่เข้มงวด (เช่น ASTM D4802 สำหรับเรซิน PEEK, AS9100 สำหรับการจัดการคุณภาพ) เพื่อให้มั่นใจในความน่าเชื่อถือและความปลอดภัย
3.2 ชิ้นส่วนแปรรูปทางการแพทย์และการดูแลสุขภาพ PEEK
ความเข้ากันได้ทางชีวภาพ ความสามารถในการฆ่าเชื้อ และความแข็งแรงทางกลของ PEEK ทำให้ PEEK เป็นวัสดุชั้นนำสำหรับอุปกรณ์ทางการแพทย์ การใช้งานทางการแพทย์ทั่วไป ได้แก่:
การปลูกถ่ายกระดูกและข้อ: PEEK กรงฟิวชั่นกระดูกสันหลัง, ถ้วยรองสะโพก และส่วนประกอบสำหรับเปลี่ยนข้อเข่า ใช้เพื่อทดแทนกระดูกหรือเนื้อเยื่อข้อต่อที่เสียหาย โมดูลัสความยืดหยุ่นของ PEEK (3.8 GPa) คล้ายกับของกระดูกมนุษย์ (2-30 GPa) ซึ่งช่วยลดการป้องกันความเครียด (ปัญหาทั่วไปของการปลูกถ่ายโลหะที่อาจนำไปสู่การสูญเสียมวลกระดูก)
รากฟันเทียม: ครอบฟัน สะพานฟัน และหลักยึดรากเทียมของ PEEK เป็นทางเลือกที่เข้ากันได้ทางชีวภาพกับโลหะหรือเซรามิก มีน้ำหนักเบา มีความสวยงาม (สามารถเลือกสีให้เข้ากับฟันธรรมชาติได้) และทนทานต่อการสึกหรอจากการเคี้ยว
เครื่องมือผ่าตัด: คีม PEEK กรรไกร และตัวดึงกลับถูกนำมาใช้ในการผ่าตัดที่มีการบุกรุกน้อยที่สุด มีน้ำหนักเบา (ลดความเหนื่อยล้าของศัลยแพทย์) สามารถฆ่าเชื้อได้ และทนทานต่อการกัดกร่อนจากน้ำยาฆ่าเชื้อทางการแพทย์
ตัวเรือนอุปกรณ์ทางการแพทย์: ตัวเรือน PEEK สำหรับอุปกรณ์วินิจฉัย (เช่น เครื่อง MRI, หัวอัลตราซาวนด์) และหุ่นยนต์ผ่าตัด มีความทนทานต่อกระบวนการฆ่าเชื้อและรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างในสภาพแวดล้อมทางคลินิก
ชิ้นส่วนที่ผ่านการแปรรูป PEEK ทางการแพทย์ต้องเป็นไปตามข้อกำหนดด้านกฎระเบียบที่เข้มงวด (เช่น FDA 21 CFR Part 820, ISO 13485) และผ่านการทดสอบอย่างเข้มงวดสำหรับความเข้ากันได้ทางชีวภาพ ความปลอดเชื้อ และประสิทธิภาพทางกล
เว็บไซต์นี้ใช้คุกกี้เพื่อให้แน่ใจว่าคุณได้รับประสบการณ์ที่ดีที่สุดบนเว็บไซต์ของเรา