A nylon (más néven poliamid PA) egy erős műszaki műanyag és az adalékgyártásban széles körben használt polimer, amely hő-, kopás-, súrlódás- és vegyszerállóságáról ismert. A nylon félig kristályos mikroszerkezete kiváló merevség/hajlékonyság arányt biztosít, és más anyagokkal kombinálható vagy javítható a teljesítmény és a jellemzők javítása érdekében. A 3D nyomtatott nejlon alkatrészek különféle területeken használhatók, a textilektől az orvosi protéziseken át a repülőgép-alkatrészekig.
Nejlon 1935-ben jelent meg először nylon 6.6 néven. Wallace Carothers fejlesztette ki, aki később a DuPontnál dolgozott. Az első nejlonanyagot 1937-ben szabadalmaztatták, majd 1938-ban forgalmazták, és ma is az egyik legszélesebb körben használt műanyag. A nejlont elsősorban a textiliparban használják rugalmassága és tartóssága miatt. 1940-ben használták először női harisnyák gyártásához. Ennek az anyagnak az egyik legérdekesebb tulajdonsága, még a 3D nyomtatásban is, a rugalmassága. Ezzel szemben a Nylon 6-ot eredetileg Paul Schlack gyártotta az IG Farben laboratóriumában, és 1941-ben szabadalmaztatták. A nylon minden más formája később jelent meg.
A már említetteken kívül az iparban kétféle nejlont széles körben használnak: PA11 és PA12. Érdekes módon nem csak egyetlen szénatom különbözteti meg őket, hanem nagyon eltérő eredetük is van. A PA11 ricinusolajból, egy természetes megújuló erőforrásból, míg a PA12 kőolajból készül. Sok vita folyik a nejlon eredetéről és a környezetre gyakorolt hatásáról. Ha rendelkezésre áll, a felhasználók a PA11-et választanák a PA12 helyett, mivel jó tulajdonságai bőrrel érintkező tárgyakhoz használhatók. De el kell mondani, hogy még a PA11 sem teljesen környezetbarát, mivel általában nincs hol újrahasznosítani, így kidobják, mint a többi műanyagot. Ha 3D nyomtatásról van szó, fontos megjegyezni, hogy a por alakú nylon többszörös nyomatokhoz is felhasználható. A HP Multi Jet Fusion eljárásról ismert, hogy poliamidokat, például PA12-t és PA11-et használ, és magasabb az SLS technológiához képest.
Előny
- kemény és részben rugalmas
- nagy ütésállóság
- Nyomtatás közben nincs kellemetlen szag
- Jó kopásállóság
hiány
- Könnyű vetemedni
- A víz felszívódásának megakadályozása érdekében légmentesen záródó tárolásra van szükség
- A kellékek nem megfelelő szárítása nyomtatási hibákat okozhat
- Nem alkalmas nedves környezetre
Miért használjunk nejlont 3D nyomtatási anyagként?
Ideális prototípus és funkcionális alkatrészek, például fogaskerekek és szerszámok számára, a nylon megerősíthető szén- vagy üvegszálakkal a szilárdság érdekében, ami könnyű alkatrészeket eredményez, kiváló mechanikai tulajdonságokkal. A nylon azonban nem különösebben merev az ABS-hez képest. Ezért, ha az alkatrész merevséget igényel, fontolóra kell vennie további anyagok használatát az alkatrész megerősítéséhez.
A nylonnak magas a merevség/hajlékonyság aránya. Ez azt jelenti, hogy vékony falak nyomtatásánál az alkatrésze rugalmas lesz, vastag falak nyomtatásánál pedig merev. Ez ideális olyan alkatrészek gyártásához, mint például merev részekkel és rugalmas kötésekkel rendelkező élő zsanérok.
Mivel a nejlonnal nyomtatott alkatrészek jellemzően jó felületkezeléssel rendelkeznek, kevesebb utófeldolgozásra van szükség.
Olyan porágyas technológiákkal kombinálva, mint az SLS és a Multi Jet Fusion, nylon 3D nyomtatás mozgó és egymásba illeszkedő alkatrészek létrehozására használható. Ezzel szükségtelenné válik az egyedi nyomtatott alkatrészek összeállítása, és lehetővé teszi a rendkívül összetett objektumok sokkal gyorsabb előállítását.
3D nyomtatott nylon anyag
A nylon por vagy filament formájában kapható, alkalmas 3D nyomtatási technológiákhoz, mint például az SLS, a Multi Jet Fusion vagy az FDM. A nejlont kémiai összetétele, különösen a benne lévő szénatomok száma szerint osztályozzák – a 3D nyomtatási piacon a legismertebbek kétségtelenül a PA12 és PA11, az FDM esetében pedig a PA6. A nylonszálak általában 250 °C-hoz közeli extrudálási hőmérsékletet igényelnek, azonban kémiai összetétele miatt bizonyos nylonmárkák lehetővé teszik a 3D nyomtatást akár 220 °C hőmérsékleten is. Sok 3D nyomtató nem tartalmaz olyan hotendeket, amelyek biztonságosan elérhetik a 250 ºC-ot, így ezek az alacsonyabb hőmérsékletű változatok hasznosak lehetnek, és nem feltétlenül szükséges a hotend frissítése. A nylon szálak nagy kihívása, hogy higroszkóposak, vagyis könnyen felszívják a nedvességet a környezetükből. Nyomtatás után a nylon magába szívja a nedvességet, ez bizonyos nyomtatási minőségi problémákat okoz, ezért a fogyóeszközök tárolása nagyon fontossá válik, és különös figyelmet igényel.
Por alakú nylon esetében a leggyakrabban használt nylon a PA12. Nagyon jó mechanikai és termikus tulajdonságai miatt kedvelt: nagyon kemény, nagyon alacsony hőmérsékleten is erős, feszültségálló és alacsony nedvességtartalmú. Továbbá könnyen utómunkálható (festékek, festékek stb.). A PA11 por formájában is kapható, és sok hasonló tulajdonsággal rendelkezik, mint a PA12, de van néhány fontos különbség. Jó hőstabilitással, fény- és UV-állósággal, valamint jó rugalmassággal rendelkezik. A PA11-gyel nyomtatott alkatrészek tartósabbak is, így ideális anyag funkcionális prototípusok vagy fontos mechanikai tulajdonságokkal rendelkező végalkatrészek előállításához. De érdemes megjegyezni, hogy a PA11 több vizet szív fel, mint a PA12.
A nejlon alkalmazása a 3D nyomtatásban
A nylon rugalmassága és szilárdsága ideálissá teszi autóalkatrészekhez, például olyan alkatrészek gyártásához, amelyek ellenállnak a súrlódásnak és a deformációnak. Fogaskerekek, zsanérok készítésére, valamint egyes fröccsöntésben használt műanyagok helyettesítésére is használják. Ráadásul biokompatibilis, vagyis protézisek és egyéb, a bőrrel érintkező alkatrészek készítésére is használható. Repülőgépeken is használhatók a nejlon alkatrészek: például az amerikai Metro Aerospace cég nemrégiben mutatta be a 3D-nyomtatott, üveggel töltött nylon mikropengéket, amelyeket a légellenállás csökkentésére terveztek. Ezzel a 3D-s nyomtatási eljárással a Metro Aerospace biztosítani tudta a repülési minőségű összetevőinek konzisztenciáját, megkönnyítve az FAA jóváhagyásának megszerzését. . Könnyen festhető is a még vonzóbb megjelenés érdekében.
A nylon és poliamid alapú kompozitok a legalkalmasabbak a porágyas 3D nyomtatási technikákhoz, mint például a szelektív lézeres szinterezés (SLS) és a multi-jet fúzió (MJF), és sokféle típus létezik a piacon. A nylon anyag filament formájában is elérhető FDM 3D nyomtatókban való használatra. A nylonszálak FDM-ben történő használata azonban nehezebb lehet a magas nyomtatási hőmérséklet és a vetemedési problémák miatt.
SLS
A nylonporokat széles körben használják az SLS-nyomtatási eljárásban, a poliamid 11 (PA11) és a poliamid 12 (PA12) a két leggyakrabban használt poliamid. A PA11 kiváló UV- és ütésállósággal, míg a PA12 nagyobb szilárdsággal és merevséggel rendelkezik. Különféle kompozit anyagok is léteznek, mint például üveg, szénszál és alumínium erősítésű poliamid, amelyek magasabb mechanikai tulajdonságokat biztosítanak. Jelenleg az SLS a legmegbízhatóbb technológia a nejlon 3D nyomtatáshoz, bár a Multi Jet Fusion technológia nagyobb sebességet és jobb méretpontosságot kínál.
Multi Jet Fusion
A HP Multi Jet Fusion technológiája számos nylon 3D nyomtatási anyagot támogat, nevezetesen a PA11, PA12 és HP 3D nagy újrafelhasználhatóságú PA 12 üveggyöngyöket (40%-ban üveggyöngyökkel töltött poliamid anyag). Az MJF nylonpora nagymértékben újrafelhasználható, mivel a felesleges por (akár 70%) újrahasznosítható, és újra felhasználható a nyomtatási folyamatban anélkül, hogy az alkatrész mechanikai tulajdonságait veszélyeztetné.
Fúvott elhelyezés modellezése
Míg az FDM használható nejlon 3D nyomtatására, a nylon magasabb nyomtatási hőmérsékletet igényel, mint amennyit sok FDM extruder képes kezelni. Az SLS-hez és az MJF-hez képest az FDM nylon filamenteket nem használják széles körben az ipari alkalmazásokban, de még mindig számos FDM 3D nyomtató van a piacon, amelyeket erre a felhasználási esetre optimalizáltak. A Markforged például saját ónix anyagát kínálja. Az Onyx, egy nylon és mikrokarbonszálas kompozit, amely szívós, hőálló alkatrészeket állít elő, amelyek alkalmasak a végfelhasználásra, állítólag 1.4-szer erősebb és merevebb, mint az ABS alkatrészek.
Óvintézkedések a nejlon alkatrészek 3D nyomtatásához
többsugaras fúzió
A HP Multi Jet Fusion (MJF) technológia gyorsan nyomtat, a tervek bonyolultabb részleteit rögzíti, és nagy méretpontosságot biztosít. A folyamat során az MJF nyomtató egy réteg port oszt el az építési platformon. Ezután minden új porréteg tetejére vegyszert permeteznek, hogy a por elnyelje a nyomtató infravörös fényének energiáját, és kialakítsa a végső részt.
Számos kulcsfontosságú szempont van a nejlon MJF-el történő 3D-nyomtatásánál:
- Az alkatrészt legalább 1 mm falvastagságúra kell tervezni. Ha azonban élő csuklópántot tervez, a minimális falvastagság 0.3 mm legyen.
- A fal minimális vastagságának és két elem közötti minimális távolságnak (más néven csatornarésnek) 0.762 mm-nek kell lennie.
- Mindig tegyen menekülési nyílásokat a tervbe, hogy eltávolítsa a nylonport a nyomtatás után.
Ezenkívül, ha nejlont használ a porágyas adalékanyagok gyártási folyamataihoz, ügyeljen arra, hogy a kialakítás elegendő helyet foglaljon el a funkciók között, és kerülje a nagy vagy lapos alkatrészek tervezését. Ha nem, az utolsó rész hajlamos lesz a vetemedésre.
Fúvott elhelyezés modellezése
Míg a nejlon és a nylon alapú kompozitok a legalkalmasabbak az olyan additív gyártási eljárásokhoz, mint az MJF és a szelektív lézeres szinterezés (SLS), a nylon 3D-s nyomtatására is lehetőség van olvasztott lerakódási modellezés (FDM) használatával. Az FDM-mel a nejlonszálakat megolvasztják, és az olvadt anyagot egy fúvókán keresztül egy platformra extrudálják. Ezután az alkatrész rétegről rétegre épül fel.
Amikor 3D-s nejlonszálat nyomtat, ne feledje:
- Az MJF-től eltérően előfordulhat, hogy tartószerkezeteket kell tartalmaznia a tervezésben.
- A vetemedés minimalizálható a platform előmelegítésével, a nyomtató hűtőventilátorainak kikapcsolásával vagy fűtött kamrával vagy burkolattal rendelkező nyomtató használatával.
- A nyomtatónak rendelkeznie kell egy fémből készült meleg véggel, amely 250 °C feletti hőmérsékletet is képes kezelni, és egy olyan ágyakkal, amely akár 65 °C-ot is felmelegíthet.
Ezenkívül a nylon sok nedvességet szív fel a levegőből, ami gyenge rétegközi tapadáshoz, érdes felületekhez, mikroszkopikus lyukakhoz és légbuborékokhoz vezethet. Különleges intézkedéseket kell tenni a nejlon anyag nedvességtől mentesen tartására, hogy elkerüljük ezeket a problémákat.
3D nyomtatott nylon alkatrészek az AN-Prototype-tól
Ezen tippek és tervezési szempontok szem előtt tartása segíthet funkcionális 3D-nyomtatott nylon alkatrészek létrehozásában. Ha azt tervezi, hogy nejlont használ a következő 3D nyomtatási projektjéhez, fontolja meg egy tapasztalt gyártóval való együttműködést, hogy egyszerűsítse és felgyorsítsa a folyamatot, és biztosítsa a lehető legjobb eredményeket.
Amikor az AN-Prototype-szal dolgozik, tervezői szakértői csapatunk gondoskodik arról, hogy terveit optimalizálják a gyártáshoz, és kinyomtatják az alkatrészeket a legújabb adaléktechnológiák használatával. Készen áll a kiváló minőségű nylon alkatrészek gyors és költséghatékony 3D nyomtatására, lépjen kapcsolatba velünk még ma.