近年來，高性能熱塑性塑料在3D打印領域的重要性持續提升，該技術正從快速原型制造向終端部件生產穩步轉型。在此背景下，3D打印材料的需求不斷升級，高性能熱塑性塑料的應用范圍也隨之擴大。這類材料憑借獨特性能，成為部分金屬的高性價比替代方案，在航空航天、醫療等多個領域展現出應用價值。在相關材料體系中，聚芳醚酮（PAEK）因耐高溫特性備受關注，其中PEEK和PEKK更為業界熟知；而聚醚酰亞胺（PEI）作為無定形熱塑性塑料的典型代表，以ULTEM?為商品名，提供了更具成本優勢的解決方案。作為與FDM設備兼容的長絲材料，ULTEM?與Stratasys等廠商的特定機型具有良好的適配性。以下將重點解析ULTEM?的核心特性與應用場景。

    PEI的開發歷程與商業化進程

    聚醚酰亞胺（PEI）由JosephG.Wirth于20世紀80年代研制成功，并由通用電氣塑料部門以ULTEM?品牌推向市場。2007年，通用電氣將塑料業務出售給沙特基礎工業公司（SABIC），后者由此獲得ULTEM?的相關專利權。盡管ULTEM?的機械性能早已獲得市場認可，但其真正適用于大規模生產，得益于高性能FDM/FFF打印機的出現——這類設備的擠出機需具備高溫加工能力，方可熔化處理此類熱塑性塑料。

    ULTEM/PEI的生產工藝與核心特性

    ULTEM?是基于聚醚酰亞胺（PEI）的無定形熱塑性塑料產品系列。其核心特性包括優異阻燃性（高阻燃等級、低發煙量、低毒性），在FST（火焰、煙霧、毒性）測試中表現突出；耐高溫性能顯著，相對熱指數（RTI）可達180°C；同時具備高強度、高剛度、尺寸穩定性、抗蠕變性及耐化學腐蝕性等特點。部分ULTEM?產品還擁有高強重比，憑借出色的機械性能與加工性，可替代部分金屬材料。該材料提供透明與不透明兩種外觀選擇，滿足不同應用場景的需求。

    ULTEM/PEI的環境適應性與認證優勢

    ULTEM?材料在接觸汽車/航空流體、脂肪族碳氫化合物、醇類、酸類及弱水溶液時，仍能保持強度并避免應力腐蝕開裂。其中，ULTEM?1010具備高拉伸強度與耐久性，通過生物相容性認證及NSF51食品接觸認證，并可承受蒸汽滅菌處理。此外，ULTEM?共聚物系列通過調整化學性能與彈性，可適配更高耐溫需求。SABIC還推出通過ISCC+認證的可再生ULTEM?產品，其原料來自廢棄物與殘留物，在保持與傳統化石燃料基ULTEM?相同性能與加工性的同時，推動材料可持續性發展。預計至2023年中期，可再生ULTEM?材料將占SABIC該產品供應量的四分之一以上。

    典型ULTEM?產品與應用場景

    SABIC目前提供140余種ULTEM?產品，其中ULTEM?9085CG在航空航天領域廣泛應用于機艙內飾，并拓展至鐵路行業；ULTEMHU1010則專注于醫療器械與制藥領域，具備生物相容性。在3D打印中，溫度控制是關鍵環節：需持續維持腔體溫度，否則可能出現打印不規則或層間粘附不良等問題。由于無定形聚合物的玻璃化轉變溫度（從硬/玻璃態到軟/橡膠態的轉變溫度）極高（ULTEM1010達217°C，ULTEM9085達185°C），打印時需將腔體溫度控制在略低于玻璃化轉變溫度的水平，以確保成品尺寸精度與機械性能。若溫度過低，可能導致部件變形或開裂；打印完成后，需緩慢均勻冷卻腔體，使部件逐步降溫。

    ULTEM/PEI的行業應用案例

    ULTEM?在航空航天領域應用突出，尤其是ULTEM?9085憑借綜合性能成為機艙內飾的優選材料；同時，其在汽車制造、醫療設備及食品工業（如廚房器具開發）中也有廣泛應用。此外，ULTEM?還廣泛用于模具開發、夾具制作等領域。例如，龐巴迪公司采用該材料生產定制工具、生產線部件及列車終端部件，充分體現其在復雜結構制造中的優勢。