【中國包裝網訊】先進熱塑性塑料聚芳醚酮（PAEK）是一類亞苯基環通過醚鍵和羰基連接而成的聚合物。按分子鏈中醚鍵、酮基與苯環連接次序和比例的不同，可形成許多不同的聚合物。目前主要有聚醚醚酮（PEEK）、聚醚酮（PEK）、聚醚酮酮（PEKK）、聚醚醚酮酮(PEEKK)和聚醚酮醚酮酮（PEKEKK）等品種。其中，PEEK、PEKK這一類PAEK材料在3D打印領域的應用已經出現，主要應用于機械制造、航空制造和醫療植入物制造領域。

SmarTech預測PAEK類材料將成為先進熱塑性塑料3D打印領域利潤最高的領域，預計到2026年,PAEK類3D打印的總收入為11.81億美元，占聚合物3D打印總收入的19% ，占所有專業級/工業級聚合物3D打印機所打印的工程級材料打印量的8%以上。

PAEK類材料可用于兩類3D打印技術，一類是基于材料擠出的FDM 3D打印技術，另一類是基于粉末床熔融的SLS（選擇性激光燒結）3D打印技術。近期，在國際上，意大利Roboze和德國INDMATEC等創業型公司推出了基于材料擠出技術的3D打印PEEK線材和桌面級3D打印機。Roboze在2015年宣布推出的Roboze One +400，據稱能夠實現400℃的擠出溫度，可打印PEEK和PEI細絲。這款設備包括一種特殊的冷卻系統，能夠穩定材料表現，避免高溫擠出下容易產生的翹曲問題。德國INDMATEC也在2015年宣布推出了首款真正可用于3D打印的PEEK線材，配套的設備上市價格約為4萬美元。國內企業中的陜西恒通智能和Intamsys（遠鑄智能）公司已分別針對于PEEK 3D打印材料開發了基于材料擠出技術的3D打印機。

雖然目前PAEK類材料已逐漸可以用于基于材料擠出的3D打印機，但目前這類材料主要還是通過粉末床熔融3D打印設備成形的，SmarTech在總結了促進PAEK 類材料3D打印應用的因素，其中很重要的一個因素是粉末床選擇性激光燒結（SLS）3D打印技術對PEEK材料3D打印應用的推動，另一個促進因素來自于一些高成本行業的應用需求。

在SLS 先進熱塑性塑料的3D打印領域，工業級3D打印設備制造商德國EOS已將PEEK材料應用于SLS 3D打印機，EOS PEEK HP3 材料是世界上首款可用于SLS 3D打印設備的PAEK類材料，這款材料是針對EOS 的高溫系統EOSINT P 800而開發的。通過這款材料和系統，PEEK 可用來制造醫療植入物、航空航天、汽車等行業的零部件。

材料的應用端，如：航空航天、能源行業，需要用來PAEK類的材料制作一些高強度、輕質以及具有復雜幾何形狀的3D打印零部件或產品。根據3D科學谷的市場研究，在波音的太空出租車中將安裝600多件3D打印部件，這些3D打印部件中就有牛津性能材料的PEKK3D打印材料：OXFAB-N和OXFAB-ESD。這些材料具有高度耐化學性和耐熱性，在零下300至300攝氏度之間既可以承受發射時的高溫，同時抵抗火焰和輻射，也可以承受太空中的極低溫度，這對于高性能的航空航天和工業零部件十分關鍵。定制化高端直升機內飾領域的領導者MAG公司，已使用Roboze的3D打印PEEK 線材和基于擠出技術的3D打印機為其直升機內飾制造定制化的PEEK零部件。

醫療市場的應用需求，也是推動PAEK類材料3D打印市場增長的主要力量。SmarTech預計，采用PEEK/PEKK材料制作的醫療植入物會增加，美國牛津性能材料公司的SpineFab植入物產品就是對激光燒結PEKK部件承載能力的一次認證。一些研究表明PEKK材料的植入物不僅能帶來合適的承載強度，整體質量也較輕。

隨著用于材料擠出和聚合物粉末床熔融技術的先進熱塑性材料不斷向市場普及開放，這些材料的增長將進一步依賴于特殊應用的開發，這些應用具有替代高性能產品及行業中現有的金屬結構與部件的潛力。

不可否認的是，3D打印技術一直在對醫療領域中的組織和骨再生產生著積極影響。現在，馬德里理工大學生物醫學技術中心（CTB-UPM）正在與馬德里材料科學研究所（ICMM-CSIC）及來自西班牙科學研究委員會的催化與石油化學研究所（ICP-CSIC）合作，用榨汁后的蘋果渣來制造生物材料，以再生骨頭和軟骨組織。

生物材料充當組織再生的3D基質，對關節炎、骨質疏松癥、骨關節炎等與年紀相關、需要再生醫學的疾病非常重要。

那么，為什么蘋果渣呢？這種原料是蘋果榨油或榨汁后的固體遺留物，含有莖、種子、果肉和果皮，產量豐富——2015年世界蘋果產量超過了7000萬噸。大約75％的蘋果被轉化為果汁，剩余的果渣含有約20-30％的干物質，主要被用來堆肥或用作動物飼料。如果能將產量如此龐大的蘋果渣轉化成生物材料，廢物量將大大降低。

研究人員將他們的最新成果發表在了《Cleaner Production》雜志上。根據這篇文章，這是首次將提取自蘋果廢物的材料用在硬組織和軟組織工程應用中。他們的蘋果渣多元化工藝基于生物活性分子（如果膠和抗氧化劑）的“連續提取”，由此產生的生物材料具有適合用于組織工程的質地和孔隙度。

與商業產品相比，從蘋果渣中提取的化學品和材料不僅環保，而且競爭力十足。碳水化合物和抗氧化劑的提取占了果渣干重的2％，這些細胞一旦提取出來就是重要的保健品。提取的果膠占10％，具有極高的生物相容性，特別是在處理皮膚傷口和制備抗腫瘤藥物方面。

此外，提取果膠和抗氧化劑后剩下的蘋果渣仍然可被設計成帶有適當數量的紋理、組成和結構，這些是生長不同類型的細胞所需要的。在這種情況下的被用來再生骨頭和軟骨組織的生物材料，軟骨細胞和成骨細胞都有用到，二者與軟骨和骨組織再生有關，因為如前文所提到的那樣，生物材料是組織再生的3D基質。

由于在此次研究中發現了新材料，研究人員正在努力開發新的技術應用，其中3D打印技術可被用來構建定制的生物材料。繼續這項研究以及將蘋果渣轉變成有價值的最終產品有明顯的經濟激勵，例如，此項研究中的生物材料廢物每噸不足100歐元，而目前市場上具有類似應用的其他產品每克就可以超過100歐元。