Polimeri Ultra, polimeri ad alte prestazioni, super polimeri, polimeri speciali, comunque li si voglia chiamare, si trovano al vertice della piramide dei polimeri. Questi materiali offrono prestazioni significativamente superiori rispetto ai polimeri tecnici tradizionali e sono spesso definiti applicazioni di sostituzione dei metalli nel contesto dei polimeri Ultra, dove le proprietà dei materiali brillano. La stampa 3D dei polimeri Ultra è una novità relativamente recente resa possibile grazie alle stampanti 3D industriali miniFactory. La stampante 3D Ultra 2 è stata sviluppata per la stampa 3D dei polimeri Ultra, e la camera di stampa riscaldata a 250°C del dispositivo consente di ottenere la migliore qualità possibile per le parti in polimeri ad alte prestazioni stampate.
Le proprietà più significative dei polimeri Ultra riguardano applicazioni che combinano alte temperature di esercizio, fino a 250°C, con sostanze chimiche corrosive o aggressive. Un altro uso importante è nelle applicazioni di sostituzione del metallo. Il metallo è resistente, ma è anche pesante, costoso e soggetto a corrosione nel tempo. In molte industrie sono necessarie nuove soluzioni dove il metallo non è più un'opzione praticabile.
L'estrema resistenza chimica dei polimeri ad alte prestazioni consente il loro utilizzo in ambienti in cui i metalli spesso si ossidano o arrugginiscono. I polimeri ad alte prestazioni offrono affidabilità a lungo termine e riducono i tempi di inattività grazie alla loro eccellente resistenza a sostanze chimiche aggressive e solventi, anche negli ambienti e applicazioni più difficili.
I metalli richiedono vari rivestimenti e finiture costosi per essere utilizzati in ambienti simili. Se le parti metalliche vengono graffiate o il rivestimento si consuma, i prodotti chimici inizieranno facilmente a corroderle. Questo porta alla perdita di materiale a partire dalla superficie e anche alla perdita delle proprietà meccaniche. Con le materie plastiche, questi trattamenti non sono necessari.
I polimeri ad alte prestazioni presentano un'estrema resistenza chimica a acidi, alcoli, carburanti, oli e solventi alogenati. Questo li rende un materiale ideale per l'uso in situazioni che richiedono componenti di precisione per la gestione dei fluidi nell'industria chimica e di processo.
Le industrie sono costantemente alla ricerca di materiali resistenti e leggeri che consentano di semplificare la progettazione dei componenti, ridurre i costi del sistema e garantire una maggiore durata delle parti esposte a condizioni difficili.
Utilizzando polimeri ad alte prestazioni invece dei metalli, i prodotti possono essere resi significativamente più leggeri rispetto a prima. I polimeri ad alte prestazioni offrono una migliore efficienza del carburante e una maggiore durata grazie alla loro leggerezza.
I polimeri sono fino a sei volte più leggeri di molti metalli. Pertanto, ad esempio, le aziende nel settore aerospaziale o spaziale possono ottenere risparmi significativi sui costi del carburante sostituendo le parti metalliche con polimeri ad alte prestazioni.
I polimeri tecnici tradizionali sono abituati a certe limitazioni in termini di ambienti di utilizzo e, soprattutto, di temperature di esercizio. Mentre i polimeri tecnici più comuni possono sopportare temperature di esercizio fino a circa 100°C, i polimeri ad alte prestazioni consentono temperature di esercizio superiori ai 250°C.
In molte applicazioni, la plastica sarebbe stata la soluzione perfetta se la temperatura di esercizio fosse stata più alta. Fino ad ora, l'industria ha optato per parti metalliche pesanti, costose e con una scarsa durata in applicazioni non adatte ai metalli. Con la stampa 3D di polimeri Ultra, il tempo dei compromessi è finito, e il polimero ad alte prestazioni giusto può essere selezionato per l'applicazione. Ad esempio, ci sono innumerevoli applicazioni nella produzione di processi, dagli ambienti di trattamento termico alle fasi di polimerizzazione delle linee di verniciatura. In queste applicazioni, la stampa 3D di polimeri ad alte prestazioni offre una soluzione economica e ottimale che consente risparmi significativi.
I polimeri ad alte prestazioni hanno dimostrato grandi proprietà di isolamento elettrico, oltre a migliorare le prestazioni termiche. Un eccellente isolamento è fondamentale per le apparecchiature di generazione di energia che gestiscono correnti elettriche. Quando l'isolamento si combina con un'elevata resistenza alla temperatura, anche superiore ai 250°C, le applicazioni di questi materiali si moltiplicano rapidamente. Con il crescente sviluppo di veicoli di trasporto più elettrici e leggeri, sono richiesti materiali più durevoli e sicuri. I polimeri ad alte prestazioni resistono al flusso di elettroni grazie al basso numero di particelle subatomiche, impedendo così il passaggio libero delle cariche elettriche attraverso il materiale.
I materiali metallici spesso richiedono finiture e rivestimenti costosi per ottenere anche solo un livello minimo di proprietà isolanti. Tuttavia, anche il metallo trattato non possiede le stesse proprietà di un polimero.
I polimeri ad alte prestazioni resistono bene all’attrito e all’usura, rendendoli una soluzione eccellente per applicazioni impegnative. Il basso coefficiente di attrito consente l’utilizzo di componenti in polimero in condizioni asciutte. I lubrificanti non sono necessari. Utilizzando i polimeri al posto dei metalli, si possono garantire parti durevoli, a bassa rumorosità e vibrazione ridotta.
I lubrificanti sono essenziali in tutti i contatti metallo-metallo. Anche se i lubrificanti vengono aggiunti regolarmente e viene mantenuto un ambiente operativo ottimale, i metalli si usurano comunque più rapidamente rispetto alle plastiche in uso. I polimeri ad alte prestazioni sono un'ottima opzione per le applicazioni di ingegneria meccanica, poiché le parti possono avere forme complesse e offrono eccellenti prestazioni tribologiche. Le proprietà auto-lubrificanti prolungano la vita dei componenti e riducono la manutenzione.
Le plastiche utilizzate nei settori medicale e alimentare, tra gli altri, devono essere sterilizzabili. Ciò garantisce un alto livello di sicurezza operativa senza comprometterne le prestazioni. I polimeri offrono buone proprietà di pulizia e sterilizzazione, rendendoli una soluzione ideale per applicazioni esigenti. La pulizia degli strumenti e delle attrezzature utilizzate nell’industria medica è fondamentale. Le infezioni sono una delle maggiori minacce per i pazienti negli ospedali. Questo rischio può essere facilmente evitato utilizzando apparecchiature che possono essere adeguatamente sterilizzate.
Nell'industria della produzione alimentare, la sterilizzazione è un'operazione spesso ripetitiva. È molto importante che il processo di sterilizzazione non comprometta la durata delle parti utilizzate nella produzione. I polimeri ad alte prestazioni come PPSU o ULTEM1010 possono sopportare cicli ripetuti di sterilizzazione. In particolare, resistono a metodi rigorosi come la sterilizzazione chimica, a vapore o a radiazione senza subire danni significativi.
La maggior parte dei polimeri Ultra è classificata secondo la classificazione antincendio UL94 V-0. UL94 è uno dei test di infiammabilità più utilizzati per determinare l’infiammabilità relativa dei materiali plastici. Pertanto, i materiali hanno buone valutazioni di resistenza al fuoco, consentendo il loro utilizzo in applicazioni più impegnative.
Oltre alla classificazione UL94 V-0, alcuni materiali possiedono altre approvazioni specifiche per il settore. Ad esempio, la resina ULTEM9085 soddisfa gli standard dell'aviazione essendo conforme a FST e avendo una valutazione OSU di 55/55. La resina ULTEM9085 e PEKK soddisfano la norma EN45545-2 del settore ferroviario. Entrambi gli standard specifici si riferiscono all'accensione dei materiali e alla formazione di gas tossici.
Materiali come ULTEM1010 o PC-S possiedono la certificazione di contatto con alimenti secondo EU 10/2011 e FDA 21 CFR, il che ne consente l'utilizzo in applicazioni alimentari. Pertanto, si può affermare che i polimeri Ultra sono all'altezza del loro nome e possono essere utilizzati nelle applicazioni più impegnative.
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