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Le PEEK est un polymère thermoplastique populaire que l’on trouve dans des objets aussi divers que les implants médicaux et l’isolation des câbles électriques.
Le plastique possède d’excellentes propriétés mécaniques et un haut niveau de résistance aux substances corrosives, ce qui le rend très recherché par les fabricants du monde entier. Bien qu’il soit régulièrement utilisé pour le moulage par injection et l’impression 3D, le PEEK a un point de fusion élevé, ce qui indiquerait qu’il convient aux processus soustractifs comme l’usinage CNC – bien que l’usinage PEEK présente ses propres défis.
Cet article passe en revue les principes fondamentaux de l’usinage du PEEK : les propriétés matérielles du PEEK, les avantages de l’usinage du PEEK, les applications courantes de l’usinage du PEEK et des conseils pour tirer le meilleur parti des pièces usinées en PEEK.
Qu’est-ce que le PEEK ?
Le PEEK, ou polyéther éther cétone, est un thermoplastique technique de haute performance et fait partie de la famille de matériaux PAEK. Le matériau semi-cristallin est utilisé pour une large gamme de pièces et composants industriels, présentant une excellente résistance, résistance à l’usure et résistance à l’abrasion, et conservant ses propriétés même à des températures élevées.
Les grades PEEK offrent une résistance chimique et à l’eau similaire au PPS. Mais avec un point de fusion de 343°C, le PEEK peut fonctionner à des températures plus élevées : il peut être utilisé en continu jusqu’à 250°C et dans l’eau chaude ou la vapeur sans perte permanente des propriétés physiques.
Le plastique PEEK haute performance est disponible sous forme de granulés, en filament pour l’impression 3D, et sous forme de barre/tige pour l’usinage CNC. Il est généralement classé comme de qualité industrielle ou de qualité médicale.
Avantages de l’usinage du PEEK
L’usinage PEEK présente de nombreux avantages, et ceux-ci peuvent être divisés en deux catégories : les avantages matériels inhérents au PEEK et les avantages spécifiques du processus d’utilisation d’une machine CNC pour l’usinage du matériau PEEK.
Les avantages matériels de l’usinage du PEEK incluent :
Excellente résistance chimique
Très faible absorption d’humidité
Résistance à l’usure et à l’abrasion
Insensible à l’exposition continue à l’eau chaude / à la vapeur
Certains grades biocompatibles
Résistant à la biodégradation
Les avantages du processus d’usinage du PEEK incluent :
Haute précision
Haute répétabilité
Tolérances serrées
Le point de fusion relativement élevé permet des avances et des vitesses plus rapides
Limites de l’usinage PEEK
Bien que de nombreux machinistes utilisent le plastique PEEK comme alternative fiable à certains métaux, il existe plusieurs limites à l’usinage du polymère thermoplastique. Ceux-ci inclus:
Manipulation spéciale requise pour minimiser les contraintes internes et les fissures liées à la chaleur
Recuit requis
Ne dissipe pas bien la chaleur
Peut se fissurer si percé profondément
Applications de l’usinage PEEK
Le PEEK est un matériau avec une gamme d’applications étonnamment diversifiée, dont certaines sont mieux servies par l’usinage CNC que par d’autres techniques de fabrication. Le plastique PEEK de qualité industrielle est utilisé dans les industries aérospatiale, automobile, chimique, électronique et énergétique, tandis que le plastique PEEK de qualité médicale est utilisé dans les soins de santé et la dentisterie.
Conseils d’usinage PEEK
Le PEEK est un thermoplastique usinable, mais des étapes critiques doivent être suivies avant, pendant et après l’usinage pour fournir le meilleur produit final.
Recuit : Le recuit est un processus effectué sur des tiges PEEK pour soulager les contraintes et réduire les risques de contraintes et de fissures de surface dans le matériau PEEK lors de l’usinage. Le PEEK recuit est également moins susceptible de se déformer. Plusieurs étapes de recuit peuvent être nécessaires en fonction du temps requis pour l’usinage.
Outils de coupe : Dans la plupart des cas, le PEEK peut être usiné à l’aide d’outils de coupe en carbure de silicium. Si le PEEK est renforcé avec de la fibre de carbone, ou si des tolérances exceptionnellement serrées sont requises, des outils diamantés doivent être utilisés. De plus, la contamination peut être évitée si les outils de coupe utilisés ne sont pas également utilisés sur les métaux.
Humide ou sec : étant donné que le PEEK ne dissipe pas la chaleur, il doit être refroidi pendant l’usinage pour éviter toute déformation ou rupture. Un liquide de refroidissement standard peut être utilisé, sauf si par ex. des pièces médicales sont en cours d’usinage, auquel cas le matériau PEEK doit être refroidi par de l’air sous pression. En effet, le liquide de refroidissement peut affecter la biocompatibilité du PEEK.
Perçage : le perçage de trous profonds peut provoquer des fissures, car le PEEK a un allongement inférieur à celui des autres plastiques.
Usinage PEEK, impression 3D PEEK ou moulage par injection PEEK ?
Le matériau PEEK ne se limite pas à l’usinage CNC. Il peut également être traité par fabrication additive ou moulage par injection. Le choix entre les processus dépend du produit final souhaité, ainsi que des contraintes de temps et de budget.
Pour l’impression 3D PEEK, les filaments FFF et les poudres SLS sont disponibles. Cependant, la disponibilité du PEEK pour l’usinage CNC et le moulage par injection dépasse encore largement les options de fabrication additive. L’impression 3D devient de plus en plus populaire pour l’impression d’implants médicaux biocompatibles, car des géométries complexes (et partiellement creuses) peuvent être facilement réalisées.
La résine PEEK moulée par injection est largement utilisée pour les applications médicales et aérospatiales et au-delà. Cependant, son point de fusion se situe à l’extrémité supérieure des capacités de nombreuses machines de moulage par injection, et il peut donc être considéré comme un matériau de spécialité.
Les clients peuvent également envisager d’autres plastiques haute température que le PEEK, tels que le PEKK ou l’Ultem.