ULTEM (PEI) 在航空航天增材制造中的关键洞察与应用

ULTEM 塑料简介

高性能塑料聚合物分为两大类：热固性和热塑性。热固性聚合物因内部化学键合，固化后会不可逆地硬化。聚合物以交联模式硬化，即使在极端高温下也不会再次熔化。

ULTEM® 是聚醚酰亚胺 (PEI) 的品牌名称，是市面上为数不多的商用非结晶热塑性树脂之一，能在高温下保持机械完整性。ULTEM 由通用电气塑料部门（现属 SABIC）于 1980 年代初开发，是一种高性能塑料，在制造业中已应用超过 35 年。该材料强度高、耐化学腐蚀、阻燃、易加工，且能承受极高温度，同时保持稳定的电气性能。

ULTEM 常用于电路板、眼镜、食品加工和灭菌设备的生产，或许最著名的是用于飞机部件，以其强度和耐用性著称。继续阅读，了解关于 ULTEM 的一切。

ULTEM 3D 打印

ULTEM 易于热成型，可采用熔融沉积建模 (FDM) 制造。加热喷嘴反复遵循设定刀路，逐层挤出材料，直到产品完全成型。

注塑成型是另一种快速且具成本效益的 ULTEM 制造选择。热塑性颗粒送入注塑螺杆，熔化后注入模具，冷却硬化，然后通过顶针推出成品。该工艺非常适合大批量生产均匀部件，如烧结插座。

机械规格

ULTEM 之所以在其他高性能聚合物中脱颖而出，是因为它专为在极端条件下保持机械稳定性而设计。它可长时间承受 217°C 以上的温度，并在温度波动中保持尺寸稳定。它本质上具有阻燃性，产生的烟雾毒性不高于燃烧木材产生的烟雾。

非结晶热塑性塑料接触食品中的油脂、酒精、酸、汽车和飞机维护液体及其他水溶液时往往会开裂。ULTEM 不仅能在上述条件下抵抗应力开裂，还耐紫外线和伽马射线。

ULTEM 的关键机械规格包括：

• 断裂拉伸强度 (73°F)：15,200 psi
• 弯曲强度 (73°F)：22,000 psi
• 断裂伸长率 (73°F)：60%
• 剪切强度：15,000 psi
• 熔点：426°F
• 阻燃等级：V-0
• 空气中介电强度：830 V/mil

以上规格仅适用于标准 ULTEM，不同品种（如 ULTEM 10%、20% 和 30% 玻纤增强级）的规格会有所不同。

ULTEM 与航空航天工业

航空航天工业对零部件必须遵守的机械标准和质量法规要求极为严格。为确保符合美国联邦航空管理局 (FAA) 规定的资格认证和等效标准，新部件必须经过漫长、严格且昂贵的测试和审批流程。

遗憾的是，这些冗长流程与日益增长的“更新、更快、更便宜”飞机需求相悖。为满足需求，波音和空客等行业领军者预计将在控制成本的同时加快生产节奏。越来越多的商业航天企业借助增材制造（可使用 ULTEM）迎难而上。

ULTEM 是获批用于商业航空领域的为数不多的树脂之一。在抗蠕变性——即材料在反复机械应力下变形降解的倾向——方面，它优于同类热塑性塑料。接触各种燃料、冷却剂和润滑剂时也表现良好。其阻燃性确保符合 FAA 25.853 燃烧法规。事实上，ULTEM 已显示出作为防火隔板和飞机座椅罩可行材料的巨大潜力。

此外，ULTEM 可助力航空公司实现减重降本目标。例如，LSG Sky Chefs 与 Norduyn 合作开发的超轻机上服务车采用了 ULTEM。满载这些服务车的波音 747 比装载标准服务车轻 1,650 磅，每年可节省约 6.5 万美元燃油费。有了 ULTEM，飞机部件制造商无需在“强度”和“轻量化”之间二选一，两全其美。

为什么选择 ULTEM？

对制造商而言，打印出兼具高强度、稳定性、轻量化、阻燃、耐化学腐蚀、易加工和多功能机械性能的产品似乎是个高难度订单。ULTEM 全项达标。这种高保真聚合物是从简单开关到复杂飞机部件等各类应用的绝佳选择。

ULTEM + Fast Radius

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