关于PEEK在FDM 3D打印技术方面的进展，在国际上，Roboze公司推出了可打印医疗级PEEK线材的FDM 3D打印机，INDMATEC也推出了桌面级的FDM 3D打印机用于PEEK的打印。
PEEK之前多用的打印方式是SLS和3DP技术，那么，国内企业在PEEK 通过FDM 技术的3D打印领域有哪些进展呢?本期，特通过两个案例与网友一起了解一下国内PEEK 3D打印的发展情况。
解决熔点高的问题
PEEK可作为3D打印材料制造机械零部件以及骨科植入物,但由于PEEK材料具有较高熔点，多数3D打印机喷头工作性能不足以更好的熔化PEEK材料，这个问题给PEEK的3D打印特别是FDM 3D打印带来一定难度。
陕西恒通智能机器有限公司研发了PEEK材料3D打印机，PEEK材料具有较高熔点和玻璃化转变温度，连续使用温度为260℃，针对于PEEK材料的熔点高的问题，陕西恒通研发出适用于PEEK材料耐高温3D打印机喷头，喷头温度可达400℃(误差±2℃)。
图片：陕西恒通3D打印的PEEK样件
典型的FDM打印机主要由散热块、喉管、加热块、喷嘴组成，打印头利用摩擦力作为动力，将后方未融化的材料向前推进，从而将前段融化的材料从喷嘴挤出。由于喉管内径大于丝材直径，在打印中如喉管散热不及时，前段熔化的材料不但会从喷嘴挤出，还将在喉管和丝材的间隙形成倒流，从而使丝材与喉管之间的摩擦力增大，甚至导致材料从喉管后端溢出，造成不出丝。
由于丝材从喷嘴挤出时依靠的是后方未融化材料向前的推力，随着打印时间的增长，若喉管后端的温度达到材料玻璃化温度以上，丝材软化，向前的推力变小，则吐丝量减小，丝材挤出宽度变窄，使得零件精度降低。尤其对于PEEK、聚酰亚胺等高性能聚合物，一方面材料黏度大，可容忍的间隙倒流距离本身就短于ABS、PLA，又加之材料熔点高，喷嘴打印温度一般在350℃以上，传统的散热块散热难以使喉管后端温度降低至材料玻璃化温度以下，因此常常出现“堵头”现象。
对于PEEK、聚酰亚胺等高熔点、高黏度材料，现有的打印头结构无法满足喉管的散热要求，不能实现该类材料的长时间连续精细打印。陕西恒通研发的一种流体循环控温熔融沉积成形打印头，通过在打印头中增加流体循环控温系统可及时降低喉管温度，改善高温打印过程中的间隙倒流，在长时间连续打印过程中保持稳定的打印精度。
3D打印定制化PEEK植入物
如果通过注塑或机械加工等传统加工PEEK植入物，那么对于不同的植入物需要制造不同的模具，这就增加了制造成本，特别是定制化的PEEK植入物，制造的模具无法再次利用，这是一种资源的浪费。同时，由于开模具需要很长的时间，对于急需植入人工骨的患者来说需要等待的时间过长，不仅如此，对于一些形状复杂的定制化植入物，制造难度就更大了。吉林大学通过3D打印机实现了定制化PEEK 植入物的快速制造。
PEEK植入物的3D打印制造方法包括：获取患者待植入部位的医学图像数据、从获取的医学图像数据中提取出所需要的骨组织数据、建立仿生人工骨的三维数字模型、对人工骨三维数字模型进行格式转化、将人工骨数字模型输入吉林大学自制的聚醚醚酮3D打印系统进行植入物的三维实体制造，在完成制造之后进行细胞毒性试验、动物试验、临床试验。
在打印时，首先将直径为1.6mm的PEEK丝用烘干箱干燥12小时，通过自制温控系统将3D打印系统喷头、铝合金、打印室进行预热。接下来，通过控制系统将打印喷嘴调整至打印平台，随后双齿轮送丝机构将直径为1.6mm的PEEK丝材以匀速送入已经预热的喷头，3D打印系统喷头根据分层软件生成的植入物轨迹逐层进行PEEK植入物的打印。为了减轻PEEK 植入物在成形过程中的因内应力导致的脆 断、分层、翘曲等问题，将打印室温度逐渐冷却到室温，然后取出PEEK植入物。
吉林大学实现了熔点高、粘度大、流动性差、结晶类聚合物生物相容性材料PEEK植入物的3D打印制造，省去了制造模具的时间和成本，大幅缩短了制造周期，可以根据造型软件的设定来随时调整零件形状，可满足患者对植入物的个性化需求。
