O náilon (também conhecido como poliamida PA) é um plástico de engenharia forte e um polímero amplamente utilizado na fabricação aditiva, conhecido por sua resistência ao calor, abrasão, fricção e produtos químicos. A microestrutura semicristalina do nylon proporciona uma excelente relação rigidez-flexibilidade e pode ser combinada ou aprimorada com outros materiais para melhorar seu desempenho e características. As peças de náilon impressas em 3D podem ser usadas em vários campos, desde têxteis até próteses médicas e peças aeroespaciais.
Nylon apareceu pela primeira vez em 1935 como náilon 6.6. Foi desenvolvido por Wallace Carothers, que mais tarde trabalhou na DuPont. O primeiro material de náilon foi patenteado em 1937 e comercializado em 1938, e continua sendo um dos materiais plásticos mais utilizados atualmente. O nylon é utilizado principalmente na indústria têxtil pela sua flexibilidade e durabilidade. Foi utilizado pela primeira vez na produção de meias femininas em 1940. Uma das propriedades mais interessantes deste material, mesmo na impressão 3D, é a sua flexibilidade. O nylon 6, por outro lado, foi originalmente produzido por Paul Schlack no laboratório IG Farben e patenteado em 1941. Todas as outras formas de nylon surgiram posteriormente.
Além dos já citados, existem dois tipos de náilon muito utilizados na indústria: PA11 e PA12. Curiosamente, eles não se distinguem apenas por um único átomo de carbono, mas também têm origens muito diferentes. O PA11 é feito de óleo de mamona, um recurso natural renovável, enquanto o PA12 é feito de petróleo. Há muito debate sobre a origem do náilon e seu impacto no meio ambiente. Se disponível, os usuários escolheriam o PA11 em vez do PA12 devido às suas boas propriedades para itens em contato com a pele. Mas é preciso dizer que mesmo o PA11 não é totalmente amigo do ambiente, pois normalmente não há onde reciclá-lo, por isso é deitado fora como outros tipos de plástico. Quando se trata de impressão 3D, é importante observar que o náilon em pó pode ser reutilizado em múltiplas impressões. Em particular, sabe-se que o processo HP Multi Jet Fusion utiliza poliamidas como PA12 e PA11 e tem uma taxa de utilização mais elevada em comparação com a tecnologia SLS.
Advantage
- resistente e parcialmente flexível
- alta resistência ao impacto
- Nenhum cheiro ruim ao imprimir
- Boa resistência ao desgaste
Deficiência
- Fácil de deformar
- Precisa de armazenamento hermético para evitar a absorção de água
- A secagem inadequada dos suprimentos pode causar defeitos de impressão
- Não é adequado para ambientes úmidos
Por que usar o nylon como material de impressão 3D?
Ideal para protótipos e peças funcionais, como engrenagens e ferramentas, o náilon pode ser reforçado com fibras de carbono ou vidro para maior resistência, resultando em peças leves com excelentes propriedades mecânicas. No entanto, o náilon não é particularmente rígido em comparação com o ABS. Portanto, se a sua peça exigir rigidez, você deverá considerar o uso de material adicional para fortalecê-la.
O nylon tem uma alta relação rigidez/flexibilidade. Isso significa que ao imprimir paredes finas sua peça será flexível e ao imprimir paredes grossas sua peça será rígida. Isto é ideal para produzir componentes como dobradiças vivas com peças rígidas e juntas flexíveis.
Como as peças impressas com náilon normalmente têm um bom acabamento superficial, é necessário menos pós-processamento.
Combinado com tecnologias de leito de pó, como SLS e Multi Jet Fusion, o nylon impressão 3D pode ser usado para criar peças móveis e interligadas. Isto elimina a necessidade de montar componentes impressos individualmente e permite que objetos altamente complexos sejam produzidos com muito mais rapidez.
Material de náilon impresso em 3D
O nylon está disponível em pó ou filamento, adequado para tecnologias de impressão 3D como SLS, Multi Jet Fusion ou FDM. O nylon é classificado de acordo com a sua composição química, nomeadamente o número de átomos de carbono que contém – os mais conhecidos no mercado da impressão 3D são sem dúvida o PA12 e o PA11, e o PA6 para o FDM. O filamento de nylon normalmente requer temperaturas de extrusão próximas de 250°C, porém, devido à sua composição química, certas marcas de nylon permitem a impressão 3D em temperaturas tão baixas quanto 220°C. Muitas impressoras 3D não contêm hotends que possam atingir com segurança 250 ºC, portanto, essas versões de temperatura mais baixa podem ser úteis e pode não ser necessário atualizar o hotend. Um grande desafio dos filamentos de náilon é que eles são higroscópicos, o que significa que absorvem facilmente a umidade do ambiente circundante. Após a impressão, o náilon absorve a umidade, causando alguns problemas de qualidade de impressão, por isso o armazenamento dos consumíveis torna-se muito importante e requer atenção especial.
Para o náilon em pó, o náilon mais comumente usado é o PA12. É favorecido pelas suas propriedades mecânicas e térmicas muito elevadas: é muito duro, forte mesmo a temperaturas muito baixas, resistente a tensões e tem um baixo teor de humidade. Além disso, é fácil de pós-processar (tintas, corantes, etc.). O PA11 também está disponível na forma de pó e compartilha muitas das mesmas propriedades do PA12, mas apresenta algumas diferenças importantes. Possui boa estabilidade térmica, resistência à luz e aos raios UV e boa elasticidade. As peças impressas com PA11 também são mais duráveis, tornando-o um material ideal para a produção de protótipos funcionais ou peças finais com propriedades mecânicas importantes. Mas é importante notar que o PA11 absorve mais água que o PA12.
Aplicações de Nylon em Impressão 3D
A flexibilidade e a resistência do nylon o tornam ideal para peças automotivas, como na fabricação de peças que resistem ao atrito e à deformação. Também é usado para fazer engrenagens, dobradiças e como substituto de alguns plásticos usados na moldagem por injeção. Além disso, é biocompatível, o que significa que pode ser usado na confecção de próteses e outras peças que entram em contato com a pele. Peças de náilon também podem ser usadas em aeronaves: por exemplo, a empresa americana Metro Aerospace lançou recentemente microlâminas de náilon preenchidas com vidro impressas em 3D, projetadas para reduzir o arrasto. Com esse processo de impressão 3D, a Metro Aerospace conseguiu garantir a consistência de seus componentes de voo, facilitando a obtenção da aprovação da FAA. . Também pode ser facilmente pintado para um visual ainda mais atraente.
Os compósitos à base de náilon e poliamida são mais adequados para uso com técnicas de impressão 3D em leito de pó, como sinterização seletiva a laser (SLS) e fusão multijato (MJF), e há muitos tipos diferentes no mercado. O material de náilon também está disponível em forma de filamento para uso em impressoras 3D FDM. No entanto, o uso de filamentos de náilon em FDM pode ser mais difícil devido às altas temperaturas de impressão e problemas de empenamento.
SLS
Os pós de náilon são amplamente utilizados no processo de impressão SLS, sendo a poliamida 11 (PA11) e a poliamida 12 (PA12) as duas poliamidas mais comumente utilizadas. O PA11 possui excelente resistência a UV e ao impacto, enquanto o PA12 possui maior resistência e rigidez. Existem também vários materiais compósitos, como vidro, fibra de carbono e poliamidas reforçadas com alumínio, que podem proporcionar propriedades mecânicas superiores. Atualmente, o SLS é a tecnologia mais confiável para impressão 3D em nylon, embora a tecnologia Multi Jet Fusion ofereça velocidades mais altas e melhor precisão dimensional.
Fusão Multi Jet
A tecnologia Multi Jet Fusion da HP suporta uma variedade de materiais de impressão 3D de náilon, nomeadamente PA11, PA12 e esferas de vidro PA 3 de alta reutilização HP 12D (40% de material de poliamida preenchido com esferas de vidro). O pó de náilon da MJF é altamente reutilizável, pois o excesso de pó (até 70%) pode ser reciclado e reintroduzido no processo de impressão sem comprometer as propriedades mecânicas da peça.
Modelagem de Deposição Fundida
Embora o FDM possa ser usado para imprimir náilon em 3D, o náilon requer temperaturas de impressão mais altas do que muitas extrusoras FDM podem suportar. Comparados ao SLS e ao MJF, os filamentos de náilon FDM não são amplamente utilizados em aplicações industriais, mas ainda existem várias impressoras 3D FDM no mercado otimizadas para este caso de uso. Por exemplo, Markforged oferece seu material proprietário Onyx. Diz-se que o Onyx, um composto de fibra de ylon e microcarbono que produz peças resistentes e resistentes ao calor, adequadas para aplicações de uso final, é 1.4 vezes mais forte e mais rígido do que as peças ABS.
Precauções para impressão 3D de peças de náilon
fusão multijato
A tecnologia HP Multi Jet Fusion (MJF) imprime rapidamente, captura detalhes mais complexos em designs e oferece alta precisão dimensional. Durante este processo, a impressora MJF distribui uma camada de pó na plataforma de construção. Um fluxo químico é então pulverizado sobre cada nova camada de pó para ajudar o pó a absorver a energia da luz infravermelha da impressora e formar a peça final.
Existem várias considerações importantes para a impressão 3D de náilon com MJF:
- Você deve projetar a peça com uma espessura de parede de pelo menos 1 mm. No entanto, se você estiver projetando uma dobradiça viva, a espessura mínima da parede deve ser de 0.3 mm.
- A espessura mínima da parede e a distância mínima entre dois elementos (também conhecida como vão do canal) devem ser de 0.762 mm.
- Você deve sempre incluir furos de escape em seu design para remover o pó de náilon após a impressão.
Além disso, ao usar náilon para processos de fabricação aditiva em leito de pó, certifique-se de que seu projeto inclua espaço suficiente entre os recursos e evite projetar peças grandes ou planas. Caso contrário, sua peça final estará sujeita a deformar.
Modelagem de Deposição Fundida
Embora o náilon e os compósitos à base de náilon sejam mais adequados para processos de fabricação aditiva, como MJF e sinterização seletiva a laser (SLS), você também pode imprimir náilon em 3D usando modelagem por deposição fundida (FDM). Com o FDM, os filamentos de náilon são derretidos e o material fundido é extrudado através de um bocal para uma plataforma. A peça é então construída camada por camada.
Ao imprimir filamento de náilon em 3D, tenha em mente:
- Ao contrário do MJF, pode ser necessário incluir estruturas de suporte em seu projeto.
- A deformação pode ser minimizada pré-aquecendo a plataforma, desligando os ventiladores de resfriamento da impressora ou usando uma impressora com câmara ou gabinete aquecido.
- Sua impressora precisa ter um hot end todo em metal que possa suportar temperaturas acima de 250°C e uma base que possa ir até 65°C.
Além disso, o náilon absorve muita umidade do ar, o que pode causar má adesão entre camadas, superfícies ásperas, furos microscópicos e bolhas de ar. Devem ser tomadas medidas especiais para manter o material de náilon livre de umidade para evitar esses problemas.
Peças de náilon impressas em 3D da AN-Prototype
Manter essas dicas e considerações de design em mente pode ajudá-lo a criar peças funcionais de náilon impressas em 3D. Se você planeja usar náilon em seu próximo projeto de impressão 3D, considere trabalhar com um fabricante experiente para simplificar e acelerar o processo e garantir os melhores resultados possíveis.
Quando você trabalha com AN-Prototype, nossa equipe de especialistas em design garantirá que seus projetos sejam otimizados para fabricação e impressão de suas peças usando as mais recentes tecnologias aditivas. Pronto para imprimir peças de náilon de alta qualidade em 3D de forma rápida e econômica, entre em contato conosco hoje mesmo.
