En la guía anterior, analizamos los problemas comunes y los métodos de optimización relacionados con la extrusión y el moldeo por inyección de PEEK. Sin embargo, estos no son los únicos métodos de procesamiento utilizados para fabricar productos de PEEK.

El moldeo por compresión, la impresión 3D FDM y el mecanizado CNC también se utilizan ampliamente para fabricar componentes de PEEK con diferentes geometrías, requisitos de rendimiento y volúmenes de producción.

Basándose en la experiencia de ARKPEEK en materiales PEEK y en los comentarios obtenidos de la producción real y de los servicios técnicos, esta guía se centra en los problemas comunes de procesamiento, sus síntomas típicos y recomendaciones prácticas para mejorar los resultados del procesamiento de PEEK.

1. Moldeo por compresión de PEEK: problemas comunes y soluciones

El moldeo por compresión puede utilizarse para fabricar placas, barras y otros productos semiacabados de PEEK. Sin embargo, un control inadecuado del secado, la presión, la temperatura, las condiciones del molde o el enfriamiento puede provocar defectos internos y problemas dimensionales.

Los principales problemas incluyen:

• Vacíos internos o poros de vacío

• Densidad desigual

• Rebabas y llenado insuficiente

• Grietas después del desmoldeo

• Carbonización y contaminación superficial

1.1 Vacíos internos y poros de vacío

Síntoma típico:
Aparecen vacíos o cavidades en el interior de las placas o barras de PEEK moldeadas.

Solución recomendada:

El material PEEK debe secarse completamente antes del procesamiento. De acuerdo con las recomendaciones de procesamiento proporcionadas, el contenido de humedad debe controlarse aproximadamente al 0,2 % antes del moldeo.

Un secado adecuado del material es un primer paso importante para reducir los defectos internos durante el moldeo por compresión de PEEK.

1.2 Rebabas y llenado insuficiente

Síntoma típico:
Los bordes del producto moldeado pueden no llenarse completamente, mientras que un exceso de rebaba puede provocar que el material escape del molde y genere un llenado insuficiente en la zona central.

Soluciones recomendadas:

1. Controlar adecuadamente la holgura de ajuste del molde, con una recomendación de aproximadamente 0,05–0,1 mm.

2. Utilizar un diseño de moldeo por compresión controlado o limitado y emplear separadores para controlar el espesor del producto.

3. Aumentar la velocidad de cierre del molde para completar el llenado antes de que la masa fundida comience a solidificarse.

4. Controlar adecuadamente la presión de moldeo y mantener una velocidad de compresión apropiada.

Estas medidas ayudan a mejorar el llenado del material y a reducir la pérdida de presión causada por un exceso de rebaba.

1.3 Grietas durante o después del desmoldeo

Síntoma típico:
El producto de PEEK moldeado se agrieta durante el desmoldeo o poco después.

Soluciones recomendadas:

Los productos de PEEK moldeados por compresión pueden presentar una alta cristalinidad y tensiones internas considerables. Por ello:

1. Realizar un recocido lento, enfriando gradualmente el material desde aproximadamente 200 °C hasta temperatura ambiente a una velocidad de 10–20 °C/h.

2. No desmoldear el producto de forma forzada cuando se encuentre a alta temperatura, especialmente por encima de 150 °C.

3. Mantener las superficies de contacto del molde lo más lisas posible para permitir el desmoldeo con una presión menor.

Un tratamiento térmico adecuado y un desmoldeo cuidadoso son esenciales para reducir las grietas causadas por las tensiones internas.

1.4 Carbonización y contaminación superficial

Síntoma típico:
El material en contacto con la superficie del molde se oscurece, desarrolla burbujas o muestra signos de contaminación.

Soluciones recomendadas:

• Controlar cuidadosamente el tiempo de calentamiento y evitar un calentamiento prolongado que pueda provocar carbonización.

• Limpiar regularmente el molde.

• Controlar la contaminación por polvo y mantener limpios los equipos de secado y procesamiento.

• Almacenar correctamente los materiales PEEK y evitar la contaminación durante la carga y manipulación.

2. Impresión 3D FDM de PEEK: problemas comunes y soluciones

La impresión 3D FDM (modelado por deposición fundida) ofrece un método flexible para fabricar componentes y prototipos complejos de PEEK. Sin embargo, PEEK presenta elevados requisitos térmicos, por lo que el control de la temperatura y de las condiciones de impresión es especialmente importante.

Los principales problemas incluyen:

• Débil adhesión entre capas

• Deformación y desprendimiento de la plataforma

• Dificultad para retirar los soportes

• Obstrucción de la boquilla

2.1 Débil adhesión entre capas

Síntoma típico:
El componente impreso se agrieta o se separa entre capas cuando se somete a esfuerzos mecánicos.

Soluciones recomendadas:

1. Utilizar una cámara calefactada. La recomendación proporcionada indica una temperatura de cámara de al menos 90 °C, preferiblemente 120 °C o superior, para reducir las diferencias de temperatura entre las capas impresas.

2. Reducir la velocidad de impresión cuando sea necesario y aumentar la temperatura de la boquilla de acuerdo con los parámetros de procesamiento recomendados para el filamento.

3. Realizar un recocido posterior a la impresión para mejorar la fusión y la adhesión entre capas.

Mantener un entorno térmico estable es especialmente importante para reducir la separación entre capas durante la impresión 3D de PEEK.

2.2 Deformación y desprendimiento de la plataforma

Síntoma típico:
Las esquinas del modelo se levantan durante la impresión o el modelo se desprende de la plataforma de impresión.

Soluciones recomendadas:

• Utilizar una plataforma de impresión PEI o un recubrimiento adhesivo de alta temperatura.

• Ajustar la temperatura de la plataforma aproximadamente a 140–160 °C.

• Añadir un Brim para aumentar el área de contacto entre el modelo y la plataforma.

• Evitar, siempre que sea posible, colocar esquinas afiladas directamente sobre la plataforma.

Estas medidas pueden mejorar la adhesión y reducir la deformación térmica durante la impresión de PEEK.

2.3 Dificultad para retirar los soportes

Síntoma típico:
Las estructuras de soporte se adhieren demasiado al modelo impreso y pueden dañar el componente al retirarlas.

Soluciones recomendadas:

1. Si la impresora lo permite, utilizar materiales de soporte solubles en agua.

2. Ajustar la distancia/interfaz del eje Z de los soportes a aproximadamente 0,2–0,3 mm.

3. Optimizar el diseño del modelo para reducir los voladizos innecesarios.

4. Aprovechar la alta rigidez del PEEK diseñando ángulos autoportantes adecuados; la recomendación proporcionada indica ángulos inferiores a 45°.

2.4 Obstrucción de la boquilla

Síntoma típico:
La impresora deja de extruir material durante la impresión o la extrusión se vuelve irregular.

Soluciones recomendadas:

1. Mantener seco el filamento de PEEK. La recomendación proporcionada indica secarlo a 120–150 °C durante aproximadamente 4 horas.

2. Utilizar una boquilla de acero endurecido, especialmente al procesar PEEK reforzado con fibra de carbono, ya que las fibras abrasivas pueden provocar desgaste de la boquilla.

3. Comprobar que el ventilador de refrigeración del heat break funcione correctamente para evitar que el calor se desplace hacia arriba y provoque un ablandamiento y una expansión prematuros del filamento.

3. Mecanizado CNC de PEEK: problemas comunes y soluciones

El mecanizado CNC se utiliza ampliamente para fabricar componentes de PEEK de precisión con geometrías complejas y requisitos dimensionales estrictos.

Sin embargo, en comparación con los plásticos de ingeniería convencionales y los metales, PEEK requiere un control cuidadoso de la selección de herramientas, los parámetros de corte, la refrigeración, la sujeción y la deformación térmica.

Los principales problemas incluyen:

• Desgaste rápido de las herramientas

• Rebabas y deformación de los bordes

• Desviaciones dimensionales

• Acabado superficial deficiente

3.1 Desgaste rápido de las herramientas

Síntoma típico:
Las herramientas de corte convencionales se desgastan considerablemente después de mecanizar solo unos pocos componentes, provocando desviaciones dimensionales.

Soluciones recomendadas:

1. Utilizar herramientas de corte con recubrimiento de diamante o herramientas de diamante CVD, cuando corresponda.

2. El PEEK reforzado con fibra de carbono o fibra de vidrio puede provocar un desgaste considerable de las herramientas. La recomendación proporcionada indica reducir la velocidad de corte aproximadamente a 100–200 m/min.

3. Utilizar fresado en concordancia para reducir la fricción entre la herramienta de corte y la pieza de trabajo.

La selección de herramientas es aún más importante al mecanizar grados de PEEK reforzados, ya que las fibras de refuerzo pueden aumentar considerablemente el desgaste de las herramientas.

3.2 Rebabas y exceso de material

Síntoma típico:
Aparecen rebabas alrededor de los orificios mecanizados o en los bordes, afectando al montaje y a la calidad dimensional.

Soluciones recomendadas:

• Mantener las herramientas de corte afiladas, ya que las herramientas desafiladas son una de las principales causas de formación de rebabas.

• Al realizar orificios pasantes, reducir la velocidad de avance antes de que la broca atraviese completamente el material o utilizar una broca escalonada.

• Al mecanizar bordes, utilizar estrategias de fresado adecuadas, como el fresado trocoidal, o dejar aproximadamente 0,1 mm para una pasada final de acabado.

3.3 Desviación dimensional

Síntoma típico:
El componente cumple con los requisitos dimensionales durante el mecanizado, pero cambia de tamaño después de retirarlo de la máquina o durante el almacenamiento.

Un factor importante es el comportamiento de expansión térmica del PEEK. Según las indicaciones técnicas proporcionadas, el coeficiente de expansión térmica del PEEK, especialmente en grados sin refuerzo, puede ser aproximadamente 10 veces superior al de los metales.

Soluciones recomendadas:

1. Proporcionar una refrigeración suficiente durante el mecanizado y mantener una temperatura ambiente controlada.

2. Para dimensiones críticas, realizar un recocido para aliviar tensiones después del mecanizado en bruto y antes del acabado final.

3. Evitar una fuerza de sujeción excesiva. Debido a que el módulo elástico del PEEK es inferior al de los metales, una sujeción excesiva puede provocar deformación elástica y recuperación dimensional después de liberar la pieza.

3.4 Acabado superficial deficiente

Síntoma típico:
La superficie mecanizada presenta una textura áspera, similar a escamas, o un aspecto blanquecino.

Soluciones recomendadas:

1. Utilizar refrigerante a alta presión o refrigeración por aire para eliminar rápidamente el calor generado durante el mecanizado.

2. Para PEEK sin refuerzo cuando se requiere transparencia o un acabado óptico de alta calidad, la recomendación proporcionada indica utilizar herramientas de diamante combinadas con corte de un solo punto.

3. Aumentar la velocidad del husillo y reducir el avance por revolución.

4. Retirar las virutas rápidamente para evitar que se enrollen alrededor de la pieza o de la herramienta de corte.