近年來(lái)，高性能熱塑性塑料在3D打印領(lǐng)域的重要性持續(xù)提升，該技術(shù)正從快速原型制造向終端部件生產(chǎn)穩(wěn)步轉(zhuǎn)型。在此背景下，3D打印材料的需求不斷升級(jí)，高性能熱塑性塑料的應(yīng)用范圍也隨之?dāng)U大。這類(lèi)材料憑借獨(dú)特性能，成為部分金屬的高性?xún)r(jià)比替代方案，在航空航天、醫(yī)療等多個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)出應(yīng)用價(jià)值。在相關(guān)材料體系中，聚芳醚酮（PAEK）因耐高溫特性備受關(guān)注，其中PEEK和PEKK更為業(yè)界熟知；而聚醚酰亞胺（PEI）作為無(wú)定形熱塑性塑料的典型代表，以ULTEM?為商品名，提供了更具成本優(yōu)勢(shì)的解決方案。作為與FDM設(shè)備兼容的長(zhǎng)絲材料，ULTEM?與Stratasys等廠商的特定機(jī)型具有良好的適配性。以下將重點(diǎn)解析ULTEM?的核心特性與應(yīng)用場(chǎng)景。

    PEI的開(kāi)發(fā)歷程與商業(yè)化進(jìn)程

    聚醚酰亞胺（PEI）由JosephG.Wirth于20世紀(jì)80年代研制成功，并由通用電氣塑料部門(mén)以ULTEM?品牌推向市場(chǎng)。2007年，通用電氣將塑料業(yè)務(wù)出售給沙特基礎(chǔ)工業(yè)公司（SABIC），后者由此獲得ULTEM?的相關(guān)專(zhuān)利權(quán)。盡管ULTEM?的機(jī)械性能早已獲得市場(chǎng)認(rèn)可，但其真正適用于大規(guī)模生產(chǎn)，得益于高性能FDM/FFF打印機(jī)的出現(xiàn)——這類(lèi)設(shè)備的擠出機(jī)需具備高溫加工能力，方可熔化處理此類(lèi)熱塑性塑料。

    ULTEM/PEI的生產(chǎn)工藝與核心特性

    ULTEM?是基于聚醚酰亞胺（PEI）的無(wú)定形熱塑性塑料產(chǎn)品系列。其核心特性包括優(yōu)異阻燃性（高阻燃等級(jí)、低發(fā)煙量、低毒性），在FST（火焰、煙霧、毒性）測(cè)試中表現(xiàn)突出；耐高溫性能顯著，相對(duì)熱指數(shù)（RTI）可達(dá)180°C；同時(shí)具備高強(qiáng)度、高剛度、尺寸穩(wěn)定性、抗蠕變性及耐化學(xué)腐蝕性等特點(diǎn)。部分ULTEM?產(chǎn)品還擁有高強(qiáng)重比，憑借出色的機(jī)械性能與加工性，可替代部分金屬材料。該材料提供透明與不透明兩種外觀選擇，滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

    ULTEM/PEI的環(huán)境適應(yīng)性與認(rèn)證優(yōu)勢(shì)

    ULTEM?材料在接觸汽車(chē)/航空流體、脂肪族碳?xì)浠衔?、醇?lèi)、酸類(lèi)及弱水溶液時(shí)，仍能保持強(qiáng)度并避免應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。其中，ULTEM?1010具備高拉伸強(qiáng)度與耐久性，通過(guò)生物相容性認(rèn)證及NSF51食品接觸認(rèn)證，并可承受蒸汽滅菌處理。此外，ULTEM?共聚物系列通過(guò)調(diào)整化學(xué)性能與彈性，可適配更高耐溫需求。SABIC還推出通過(guò)ISCC+認(rèn)證的可再生ULTEM?產(chǎn)品，其原料來(lái)自廢棄物與殘留物，在保持與傳統(tǒng)化石燃料基ULTEM?相同性能與加工性的同時(shí)，推動(dòng)材料可持續(xù)性發(fā)展。預(yù)計(jì)至2023年中期，可再生ULTEM?材料將占SABIC該產(chǎn)品供應(yīng)量的四分之一以上。

    典型ULTEM?產(chǎn)品與應(yīng)用場(chǎng)景

    SABIC目前提供140余種ULTEM?產(chǎn)品，其中ULTEM?9085CG在航空航天領(lǐng)域廣泛應(yīng)用于機(jī)艙內(nèi)飾，并拓展至鐵路行業(yè)；ULTEMHU1010則專(zhuān)注于醫(yī)療器械與制藥領(lǐng)域，具備生物相容性。在3D打印中，溫度控制是關(guān)鍵環(huán)節(jié)：需持續(xù)維持腔體溫度，否則可能出現(xiàn)打印不規(guī)則或?qū)娱g粘附不良等問(wèn)題。由于無(wú)定形聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（從硬/玻璃態(tài)到軟/橡膠態(tài)的轉(zhuǎn)變溫度）極高（ULTEM1010達(dá)217°C，ULTEM9085達(dá)185°C），打印時(shí)需將腔體溫度控制在略低于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的水平，以確保成品尺寸精度與機(jī)械性能。若溫度過(guò)低，可能導(dǎo)致部件變形或開(kāi)裂；打印完成后，需緩慢均勻冷卻腔體，使部件逐步降溫。

    ULTEM/PEI的行業(yè)應(yīng)用案例

    ULTEM?在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用突出，尤其是ULTEM?9085憑借綜合性能成為機(jī)艙內(nèi)飾的優(yōu)選材料；同時(shí)，其在汽車(chē)制造、醫(yī)療設(shè)備及食品工業(yè)（如廚房器具開(kāi)發(fā)）中也有廣泛應(yīng)用。此外，ULTEM?還廣泛用于模具開(kāi)發(fā)、夾具制作等領(lǐng)域。例如，龐巴迪公司采用該材料生產(chǎn)定制工具、生產(chǎn)線部件及列車(chē)終端部件，充分體現(xiàn)其在復(fù)雜結(jié)構(gòu)制造中的優(yōu)勢(shì)。