工業(yè)級制造應用對高性能熱塑性塑料（如 PEI、PAEK 和 PPSU）的需求越來越大。在增材制造領域，以長絲形態(tài)使用 PEI、PAEK 和 PPSU 這些熱塑性塑料進行3D打印,熔融沉積成型(FDM)是最常用的技術。在今天的教程中，我們將探索使用高性能熱塑性塑料進行 3D 打印的過程，包括使用這些材料時的優(yōu)缺點、應用和關鍵的 3D 打印要求。

為什么要使用高性能熱塑性塑料？

高性能熱塑性塑料在眾多 3D 打印材料（包括 PLA 和 ABS）中是獨一無二的，因為它們具有出色的機械性能，尤其適用于工程方面的應用。強度、耐用性、耐熱性和耐化學性是使讓高性能熱塑性塑料家族在一系列工業(yè)應用中備受追捧的原因之一。

PEI（ULTEM）

聚醚酰亞胺 (PEI)是一種高性能工程熱塑性塑料，呈琥珀色或透明色。它另一個更廣為人知的名字是ULTEM，ULTEM有兩個主要產品——ULTEM 9085和ULTEM 1010。

ULTEM 9085優(yōu)點：自阻燃性：該材料符合 FST 標準，并已通過飛機部件認證。

高強度重量比：使用 ULTEM 9085 3D 打印的零件比某些金屬零件（例如鋁）輕得多，同時也有可與金屬相比的沖擊強度。這對于航空航天等行業(yè)尤其有益，在這些行業(yè)中，飛機的重量與消耗的燃料量有直接相關性。

高耐熱性： ULTEM 9085 的熱變形溫度為 167°C。

耐化學性： ULTEM 9085 可耐受多種化學品，例如汽車用液體、大部分溶劑和酒精等

ULTEM 9085 的特性使其成為航空航天和汽車行業(yè)應用的理想選擇，能夠生產制作高性能的終端零部件，成為輕質的金屬替代品。例如，ULTEM 9085 可用于 3D 打印飛機和地面車輛的內部組件、管道系統(tǒng)或電氣外殼。

ULTEM 1010優(yōu)點： 高抗拉強度：ULTEM 1010 在所有 FDM 長絲中具有非常高的抗拉強度，從而能夠制成堅固耐用的部件。

熱穩(wěn)定性高：該材料具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性和耐熱性，還可以承受蒸汽滅菌（高壓滅菌）。

生物相容性（ISO 10993/USP Class VI 認證）。

其他： 唯一獲得 NSF 51 食品接觸認證的 FDM 材料。

由于其高強度和熱穩(wěn)定性，ULTEM 1010 可用于艙外航空航天應用（例如，管道、夾具和半結構部件）以及汽車應用。其食品接觸和生物相容性認證意味著 ULTEM 1010 是食品生產工具和定制醫(yī)療設備（如固定裝置、手術導板和定制托盤）等應用的絕佳選擇。

PAEK

聚芳醚酮 (PAEK)是具有高溫穩(wěn)定性和高機械強度的熱塑性塑料系列。聚醚醚酮 (PEEK)和聚醚酮酮 (PEKK)是屬于 PAEK 家族的兩種熱塑性塑料。

PEEK優(yōu)點：高耐熱性，PEEK 可承受高達 260°C 的極端溫度。

出色的強度重量比：密度僅為1.35g/cm，抗拉強度可以達到100 MPa

耐磨性:PEEK的自潤滑性額外提升了產品的耐磨性

出色的耐化學性：PEEK 可以耐受多種溶劑、酸和堿。

其他：可以耐受各種常規(guī)滅菌處理，例如高壓滅菌等。

憑借其獨特的機械、化學和熱性能，PEEK 廣泛適用于各個行業(yè)。在某些應用中，它可以替代一些金屬，使部件更輕，同時表現(xiàn)出和金屬相似的性能。除了輕型飛機部件，PEEK 還非常適合 3D 打印汽車部件，如軸承和活塞部件，以及適合3D打印定制假肢.

PEKK PEKK優(yōu)點強度高，韌性好，耐磨性好，高耐熱性和耐化學性，PEKK 特別適用于制造接觸噴氣燃料、燃油和液壓油的飛機部件，因為它具有高耐化學性。另一個應用是使用 PEKK 生產依賴低釋氣性能和耐化學性的航天器零件。

PPSU (PPSF)

聚苯砜（ PPSU)是工程應用中最強的 3D 打印熱塑性塑料之一。PPSU優(yōu)點：高耐化學性和耐熱性：熱變形溫度為 205°C，該材料非常適用于制造需要承受高負載并接觸化學品的零件

堅固耐用

其他： PPSU 對伽馬輻射具有很強的耐受性，并且能夠承受滅菌處理（包括 EtO 氣體、蒸汽高壓滅菌、等離子、干熱和冷滅菌）。

PPSU 是一種多功能材料，應用的行業(yè)范圍從汽車到醫(yī)療都有優(yōu)異的表現(xiàn)。例如，它對蒸汽滅菌的抵抗力使其成為 3D 打印醫(yī)療工具的理想選擇。另一個用例是小型注塑模具，因為 PPSU 具有耐高溫性。PPSU 在引擎蓋下汽車部件和電子外殼等產品應用中也都是優(yōu)先選擇的材料。

高性能熱塑性塑料的局限性

本文介紹的高性能材料有兩個主要局限性是 1) 相對其他塑料成本較高和 2) 打印高質量產品所需的專業(yè)知識高。此外，市場上能夠處理這些高溫材料的 FDM 3D 打印機數(shù)量有限。還應注意的是，許多高性能熱塑性塑料（PEKK 和 PEEK）需要退火等后處理方式，以確保它們正確結晶從而達到材料的最優(yōu)性能。

總體而言，高性能熱塑性塑料是材料研究的一個快速增長的領域。我們在本文中提到的每種熱塑性塑料都具有獨特的特性，這使得它們在許多情況下成為金屬合金的經濟高效的替代品。高性能塑料在很多特種行業(yè)成為金屬的更好替代品，為經濟高效的輕量化解決方案開辟了新的機會。

隨著越來越多的材料制造商進入市場，在可見的未來，我們將會看到這些熱塑性塑料的價格會越來越親民，從而使它們能夠用于更廣泛的應用。使用高性能熱塑性塑料進行 3D 打印的未來無疑是光明的。