Parti in nylon per stampa 3D
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Specializzati in lavorazione CNC, stampa 3D, fusione di uretano, utensili rapidi, stampaggio a iniezione, fusione di metalli, lamiera ed estrusione.

La guida definitiva alla stampa 3D di parti in nylon

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Il nylon (noto anche come poliammide PA) è un tecnopolimero resistente e un polimero ampiamente utilizzato nella produzione additiva, noto per la sua resistenza al calore, all'abrasione, all'attrito e agli agenti chimici. La microstruttura semicristallina del nylon fornisce un eccellente rapporto rigidità-flessibilità e può essere combinato o migliorato con altri materiali per migliorarne prestazioni e caratteristiche. Le parti in nylon stampate in 3D possono essere utilizzate in vari campi, dal tessile alle protesi mediche fino alle parti aerospaziali.

Nylon apparve per la prima volta nel 1935 come nylon 6.6. È stato sviluppato da Wallace Carothers, che in seguito ha lavorato presso DuPont. Il primo materiale in nylon fu brevettato nel 1937 e commercializzato nel 1938, e rimane ancora oggi uno dei materiali plastici più utilizzati. Il nylon è utilizzato principalmente nell'industria tessile per la sua flessibilità e durata. Fu utilizzato per la prima volta nella produzione di calze da donna nel 1940. Una delle proprietà più interessanti di questo materiale, anche nella stampa 3D, è la sua flessibilità. Il nylon 6, invece, fu originariamente prodotto da Paul Schlack nel laboratorio IG Farben e brevettato nel 1941. Tutte le altre forme di nylon vennero dopo.

Oltre a quelli già citati, esistono due tipologie di nylon largamente utilizzate nell'industria: PA11 e PA12. È interessante notare che non si distinguono solo per un singolo atomo di carbonio, ma hanno anche origini molto diverse. Il PA11 è ottenuto dall'olio di ricino, una risorsa naturale rinnovabile, mentre il PA12 è ottenuto dal petrolio. Si discute molto sull’origine del nylon e sul suo impatto sull’ambiente. Se disponibile, gli utenti sceglierebbero PA11 rispetto a PA12 per le sue buone proprietà per gli articoli a contatto con la pelle. C’è però da dire che anche il PA11 non è del tutto ecologico in quanto solitamente non c’è nessun posto dove riciclarlo e quindi viene gettato via come gli altri tipi di plastica. Quando si parla di stampa 3D, è importante notare che il nylon sotto forma di polvere può essere riutilizzato per più stampe. In particolare, è noto che il processo HP Multi Jet Fusion utilizza poliammidi come PA12 e PA11 e ha un tasso di utilizzo più elevato rispetto alla tecnologia SLS.

Vantaggio

difetto

Perché utilizzare il nylon come materiale per la stampa 3D?

Ideale per prototipi e parti funzionali come ingranaggi e utensili, il nylon può essere rinforzato con fibre di carbonio o di vetro per aumentarne la resistenza, ottenendo parti leggere con eccellenti proprietà meccaniche. Tuttavia, il nylon non è particolarmente rigido rispetto all’ABS. Pertanto, se la tua parte richiede rigidità, dovrai prendere in considerazione l'utilizzo di materiale aggiuntivo per rinforzare la tua parte.

Il nylon ha un elevato rapporto rigidità-flessibilità. Ciò significa che quando si stampano pareti sottili la parte sarà flessibile e quando si stampano pareti spesse la parte sarà rigida. Questo è l'ideale per produrre componenti come cerniere mobili con parti rigide e giunti flessibili.

Poiché le parti stampate con nylon in genere hanno una buona finitura superficiale, è necessaria una minore post-elaborazione.

Combinato con tecnologie del letto di polvere come SLS e Multi Jet Fusion, nylon stampa 3D può essere utilizzato per creare parti mobili e ad incastro. Ciò elimina la necessità di assemblare componenti stampati individualmente e consente di produrre oggetti altamente complessi molto più velocemente.

Materiale in nylon stampato in 3D

Il nylon è disponibile sotto forma di polvere o filamento, adatto per tecnologie di stampa 3D come SLS, Multi Jet Fusion o FDM. Il nylon è classificato in base alla sua composizione chimica, in particolare al numero di atomi di carbonio che contiene: i più conosciuti nel mercato della stampa 3D sono senza dubbio PA12 e PA11, e PA6 per FDM. Il filamento di nylon richiede in genere temperature di estrusione vicine a 250°C, tuttavia, a causa della sua composizione chimica, alcune marche di nylon consentono la stampa 3D a temperature fino a 220°C. Molte stampanti 3D non contengono hotend che possono raggiungere in sicurezza i 250 ºC, quindi queste versioni a temperature più basse potrebbero essere utili e potrebbe non essere necessario aggiornare l'hotend. Una grande sfida con i filamenti di nylon è che sono igroscopici, il che significa che assorbono facilmente l’umidità dall’ambiente circostante. Dopo la stampa, il nylon assorbe umidità, causerà alcuni problemi di qualità di stampa, quindi la conservazione dei materiali di consumo diventa molto importante e richiede un'attenzione speciale.

Parti in nylon

Per il nylon in polvere, il nylon più comunemente utilizzato è PA12. È apprezzato per le sue elevatissime proprietà meccaniche e termiche: è molto duro, resistente anche a temperature molto basse, resistente alle sollecitazioni e ha un basso contenuto di umidità. Inoltre, è facile da post-lavorare (vernici, coloranti, ecc.). PA11 è disponibile anche sotto forma di polvere e condivide molte delle stesse proprietà del PA12, ma presenta alcune importanti differenze. Ha una buona stabilità termica, resistenza alla luce e ai raggi UV e buona elasticità. Le parti stampate con PA11 sono anche più durevoli, rendendolo un materiale ideale per produrre prototipi funzionali o parti finali con importanti proprietà meccaniche. Ma vale la pena notare che il PA11 assorbe più acqua del PA12.

Applicazioni del nylon nella stampa 3D

La flessibilità e la resistenza del nylon lo rendono ideale per le parti automobilistiche, ad esempio per la realizzazione di parti che resistono all'attrito e alla deformazione. Viene utilizzato anche per realizzare ingranaggi, cerniere e come sostituto di alcune materie plastiche utilizzate nello stampaggio a iniezione. Inoltre, è biocompatibile, il che significa che potrebbe essere utilizzato per realizzare protesi e altre parti che entrano in contatto con la pelle. Le parti in nylon possono essere utilizzate anche negli aerei: ad esempio, la società americana Metro Aerospace ha recentemente presentato micropale in nylon riempite di vetro stampate in 3D progettate per ridurre la resistenza. Con questo processo di stampa 3D, Metro Aerospace è stata in grado di garantire la coerenza dei suoi componenti di volo, facilitando l’ottenimento dell’approvazione della FAA. . Può anche essere facilmente verniciato per un aspetto ancora più attraente.

I compositi a base di nylon e poliammide sono più adatti per l’uso con tecniche di stampa 3D a letto di polvere come la sinterizzazione laser selettiva (SLS) e la fusione multi-jet (MJF), e ne esistono molti tipi diversi sul mercato. Il materiale in nylon è disponibile anche sotto forma di filamento per l’uso nelle stampanti 3D FDM. Tuttavia, l’utilizzo dei filamenti di nylon nella tecnologia FDM può essere più difficile a causa delle elevate temperature di stampa e dei problemi di deformazione.

SLS

Le polveri di nylon sono ampiamente utilizzate nel processo di stampa SLS, con la poliammide 11 (PA11) e la poliammide 12 (PA12) che sono le due poliammidi più comunemente utilizzate. PA11 ha un'eccellente resistenza ai raggi UV e agli urti, mentre PA12 ha maggiore resistenza e rigidità. Esistono anche vari materiali compositi, come vetro, fibra di carbonio e poliammidi rinforzate con alluminio, che possono fornire proprietà meccaniche più elevate. Attualmente, SLS è la tecnologia più affidabile per la stampa 3D di nylon, sebbene la tecnologia Multi Jet Fusion offra velocità più elevate e una migliore precisione dimensionale.

Fusione multigetto

La tecnologia Multi Jet Fusion di HP supporta una gamma di materiali di stampa 3D in nylon, ovvero PA11, PA12 e perle di vetro HP 3D High Reusability PA 12 (materiale poliammidico riempito con perle di vetro al 40%). La polvere di nylon di MJF è altamente riutilizzabile, poiché la polvere in eccesso (fino al 70%) può essere riciclata e reintrodotta nel processo di stampa senza compromettere le proprietà meccaniche della parte.

Modellazione di deposizione fusa

Sebbene la tecnologia FDM possa essere utilizzata per stampare in 3D il nylon, il nylon richiede temperature di stampa più elevate rispetto a quelle che molti estrusori FDM possono gestire. Rispetto a SLS e MJF, i filamenti di nylon FDM non sono ampiamente utilizzati nelle applicazioni industriali, ma sul mercato esistono ancora diverse stampanti 3D FDM ottimizzate per questo caso d’uso. Ad esempio, Markforged offre il suo materiale proprietario Onyx. Si dice che l'onice, un composito di fibra di ylon e microcarbonio che produce parti robuste e resistenti al calore adatte per applicazioni finali, sia 1.4 volte più forte e rigido delle parti in ABS.

Precauzioni per la stampa 3D di parti in nylon

fusione multigetto

La tecnologia HP Multi Jet Fusion (MJF) stampa rapidamente, acquisisce dettagli più complessi nei progetti e offre un'elevata precisione dimensionale. Durante questo processo, la stampante MJF distribuisce uno strato di polvere sulla piattaforma di stampa. Un flusso chimico viene quindi spruzzato sopra ogni nuovo strato di polvere per aiutare la polvere ad assorbire l'energia della luce infrarossa della stampante e formare la parte finale.

Esistono diverse considerazioni chiave per la stampa 3D di nylon con MJF:

Inoltre, quando si utilizza il nylon per processi di produzione additiva a letto di polvere, assicurarsi che il progetto includa spazio sufficiente tra le caratteristiche ed evitare di progettare parti grandi o piatte. In caso contrario, la parte finale sarà soggetta a deformazioni.

Modellazione di deposizione fusa

Mentre il nylon e i compositi a base di nylon sono più adatti per processi di produzione additiva come MJF e sinterizzazione laser selettiva (SLS), è anche possibile stampare in 3D il nylon utilizzando la modellazione a deposizione fusa (FDM). Con la tecnologia FDM, i filamenti di nylon vengono fusi e il materiale fuso viene estruso attraverso un ugello su una piattaforma. La parte viene quindi costruita strato per strato.

Quando stampi il filamento di nylon in 3D, tieni presente:

Inoltre, il nylon assorbe molta umidità dall'aria, il che può portare a una scarsa adesione dello strato intermedio, superfici ruvide, fori microscopici e bolle d'aria. È necessario adottare misure speciali per mantenere il materiale in nylon privo di umidità ed evitare questi problemi.

Parti in nylon stampate in 3D da AN-Prototype

Tenere a mente questi suggerimenti e considerazioni sulla progettazione può aiutarti a creare parti funzionali in nylon stampate in 3D. Se prevedi di utilizzare il nylon per il tuo prossimo progetto di stampa 3D, valuta la possibilità di collaborare con un produttore esperto per semplificare e accelerare il processo e garantire i migliori risultati possibili.

Quando lavori con AN-Prototype, il nostro team di esperti di progettazione garantirà che i tuoi progetti siano ottimizzati per la produzione e stamperanno le tue parti utilizzando le più recenti tecnologie additive. Pronti per la stampa 3D di parti in nylon di alta qualità in modo rapido ed economico, contattaci oggi stesso.

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