Ръководство за 3D печат с найлон

Найлоновата нишка позволява издръжливи 3D отпечатани части благодарение на здравината, гъвкавостта, топлината и устойчивостта на удар, надвишаващи традиционните пластмаси. Използването на тези свойства обаче поставя специфични изисквания - от надграждане на принтера до правилно съхранение и обработка. Правилното постигане на тези фактори отключва универсален термопласт, позволяващ на напредналите потребители да произвеждат функционални прототипи, компоненти на роботи и части за крайна употреба, съперничещи с качеството на леене под налягане. Това ръководство обхваща свойства, приложения, подготовка, оптимални настройки за печат и съвети за отстраняване на проблеми за успешно печатане с найлон.

Какво е найлон за 3D печат?

Найлонът се отнася до семейството на здрави термопластични материали на базата на полиамид много подходящ за отпечатване на издръжливи части, способни да издържат на механични натоварвания във времето. Найлонът има по-висока здравина, топлоустойчивост и гъвкавост в сравнение с широко използваните пластмаси за 3D печат като ABS и PLA.

Има два основни вида найлонови нишки:

• Найлон 6 (полиамид 6 или PA6): Най-популярният вариант, направен от верига с 6 въглеродни атома, полимеризирана с аминокиселини. Известен с достъпност и способност за постигане на балансиран набор от механични свойства.
• Найлон 12 (полиамид 12 или PA12): Предлага още по-голяма гъвкавост и устойчивост на удар благодарение на своите по-дълги вериги от 12 въглеродни атома на полимер.

Найлонови нишки може също да бъде подсилен с други материали за подобрени свойства:

• Найлон, подсилен с въглеродни влакна:Предлага значително увеличение на твърдостта, твърдостта и якостта на опън за сметка на по-крехко поведение.
• Найлон, подсилен със стъклени влакна:Също така повишава значително здравината, като същевременно запазва повече от естествената пластичност и характеристики на огъване на чистия найлон.

Ключови свойства на найлон за 3D печат

Найлонът се отличава от конвенционалните пластмаси за 3D печат благодарение на:

• Превъзходна издръжливост: Отлична якост на опън и устойчивост на удължение за издържане на механично износване и разкъсване с течение на времето, без напукване или деформиране.
• Присъща гъвкавост: Еластичността е страхотна за монтиращи се части, здрави живи панти и устойчивост на удар.
• Термична издръжливост: Издържа на горещи температури над 180°C, което позволява тестове на прототипи на части при реалистични работни условия.
• Чувствителност към влага: Стандартните найлони абсорбират влагата бързо, но специализираните найлони като Qidi UltraPA имат значително по-ниска степен на абсорбиране на влага, което подобрява тяхната стабилност на размерите и механични свойства.
• Химическа устойчивост: Има умерена устойчивост на масла, греси, разтворители и основи за надеждност в различни реални среди.
• Най-силно ниво на свързване на слоеве: Qidi UltraPA показва подобрена адхезия на слоя, което води до по-здрави отпечатани части в сравнение с тези, направени с традиционни материали като ABS и PLA.

Балансираната комбинация от здравина, гъвкавост и термична/химическа обработка прави найлона универсален избор на материал, когато се стремим към еластични функционални части, способни да издържат на стрес и удари в реални приложения.

Често срещани приложения на найлон в 3D печат

Балансираните свойства на материала на найлона го правят една от най-универсалните пластмаси за 3D отпечатване на функционални компоненти от реалния свят в различни индустрии.

• Инженерни прототипи и концептуални модели- Найлонът позволява прототипите да бъдат тествани в реалистични среди, подложени на очаквани натоварвания, удари или термични условия без преждевременно счупване. Това осигурява увереност в дизайна, преди да инвестирате в метални форми.
• Части за крайно производство в малък обем - За некритични компоненти като макари, зъбни колела и дръжки, найлонът предлага издръжливост, подобна на леене под налягане, като същевременно избягва високите разходи за формоване. Устойчивостта на умора и износване го прави идеален за компоненти, които изпитват постоянно движение и триене.
• Компоненти за роботика- Гъвкавостта на найлона позволява на отпечатаните части на робота като шаси, ръце и стойки да издържат надеждно на катастрофи и сблъсъци по време на разработката. Това улеснява бързата итерация на дизайна.
• Автомобилен интериор и некритични части- Отличната устойчивост на топлинно стареене подхожда на найлона за подмяна на компоненти като вътрешни облицовки, канали и части на вентилационната система, които трябва да издържат добре на излагане на слънце през годините на експлоатация.

От ранното създаване на прототипи до компонентите за крайна употреба, найлонът дава възможност за итеративен дизайн, като същевременно позволява производствена употреба, когато здравината плюс устойчивостта на околната среда се оценяват пред абсолютната прецизност.

Как да се подготвите за печат с найлон

Правилната подготовка на найлонова нишка, повърхността на печатащото легло и вашия принтер ще определят успеха спрямо главоболията при печат. Ключовите стъпки включват:

1. Съхранение на найлонова нишка

Тъй като найлоновият полимер лесно абсорбира влагата от въздуха с течение на времето, неизползваната нишка трябва да се съхранява внимателно, за да се предотврати преждевременно разграждане:

• Запечатайте макарите в херметически затворени торби или кошчета с много опаковки от десикант за активно абсорбиране на влагата
• За дългосрочно съхранение, обхващащо месеци, вакуумно запечатаните торби са най-надеждният метод за защита
• Ако нишката е изложена на въздух, използвайте я по-бързо, вместо да запазвате макари с неизвестна история
• Помислете за използване на търговски кутии за сушилня с нишка като например Кутия за сушене на филамент Qidi, който не само осигурява цялостно прахоустойчиво и влагоустойчиво уплътнение за поддържане на сухота на нишката и удължаване на живота, но също така е съвместим с повечето марки нишки за 3D печат, налични на пазара.

2. Изсушаване на нишката преди печат

Нажежаема жичка който е абсорбирал околна влага, причинява безброй дефекти при печат от изтичане/нанизване до козметични проблеми и силно отслабени механични свойства. Ефективни методи за сушене преди печат включват:

• Сушене във фурна на макародържач при 50-60°C за 4-8 часа базиран на найлонов тип
• Оставете нишката да се охлади напълно, преди да я заредите в принтера, за да предотвратите засядане

3. Модификации на принтера

За да се справите правилно с термичните нужди на найлона и да предотвратите изкривяването на частите, се препоръчват някои настройки на принтера:

• Инсталирайте изцяло метален hotend, способен надеждно да загрява до 260-280°С температури на дюзата за чиста екструзия
• Надстройте до отопляемо легло за печат между 60-100°С за поддържане на адхезията на първия слой
• Изградете изолиран корпус около областта за печат, за да поддържате температурите в камерата с по-малко прекъсване на въздушния поток

Комбинирането на отопляем слой плюс камера с допълнителна подготовка на повърхността като лепила или суспензии позволява отлично залепване на първия слой за печат.

Настройки за печат на найлон

Правилното конфигуриране на настройките за печат е от решаващо значение за използване на свойствата на найлоновия материал в здрави, функционални печатни части. Следните препоръки предоставят насоки, фокусирани върху качеството и надеждността.

1. Температури на дюзата и леглото

• Дюза: 250-320°С предотвратява запушванията и подобрява свързването на слоевете. Оптималната температура зависи от скоростта на печат.
• Легло: 80-110°С поддържа адхезията. Стандартните найлони се свързват в долния диапазон. Добавките изискват наближаване на по-горещи температури 100°C.

2. Скорост на печат

• Намалете скоростта на движение до 40-60 mm/s за най-добра точност и външен вид. По-бързото охлаждане може да предизвика деформации.
• По-бавните скорости на печат от около 40 mm/s значително подобряват якостта на сцепление между слоевете.

3. Височина на слоя

• 1-0,2 мм за най-висока резолюция със стандартни найлони
• Смесите, подсилени с въглерод/стъкло, могат надеждно да печатат на височина на слоя 0,3 mm.

4. Методи за залепване на легло

Заедно с отопляемото легло, допълнителни помощни средства могат да подобрят залепването на първия слой:

• Леко шлайфаните PEI листове работят добре за залепване на найлон
• Разредено PVA/лепило за дърво, тънко боядисано върху печатната повърхност
• ABS нишка, разтворена в ацетон и след това нанесена върху леглото

5. Температура на корпуса

• Поддържайте 60-65°С вътрешна температура за минимални промени в охлаждането
• Използвайте термодвойка за активно наблюдение на температурата в камерата
• Изолационните панели предотвратяват драстични температурни колебания на въздуха

6. Предотвратяване на деформации и разслояване

Постепенното, постоянно охлаждане е жизненоважно за минимизиране на дефектите:

• Оставете кутията бавно да се охлади до стайна температура, преди да я отворите
• Избягвайте насочването на охлаждащи вентилатори към слоевете по време на първоначалните преминавания
• Помислете за отгряване в пещ с температура след отстраняване на отпечатъка

Оптимизирането на тези настройки за печат изисква повече внимание, отколкото рутина PLA или ABS работни места, обаче формира основата за трансформиране на впечатляващата здравина и термично поведение на найлон в издръжливи компоненти. Когато е набран правилно, найлонът предлага скок в последователността и надеждността на отпечатаните части, които си заслужават увеличените усилия за настройка.

Последваща обработка на найлонови отпечатъци

Докато найлоновите отпечатъци впечатляват веднага след отпечатването, допълнителната последваща обработка може да подобри естетиката, свойствата и възприеманото качество. Използвайте тези техники, ако е необходимо за вашето приложение.

1. Охлаждане и изваждане от печатното легло

Оставете разпечатките да се охладят до 60°C или по-ниска, преди да ги извадите. Необходимо е повишено внимание, тъй като остатъчната топлина може да направи частите по-податливи на напукване, ако се борави грубо.

2. Премахване на поддръжка

Машинките работят за премахване на по-лесни опорни конструкции. Разтворимите PVA опори също работят ефективно с найлон.

3. Шлайфане и изглаждане на повърхности

Найлонът реагира добре на парно изглаждане или шлайфане/полиране за лъскав външен вид, конкуриращ се с инжекционно формовани части.

4. Боядисване или боядисване на найлонови щампи

Без добавки, найлоните са склонни да поемат добре боята и багрилото, ако първо са правилно измити и подготвени. Грундовете също повишават адхезията на боята.

5.Изглаждане с химически разтворители

Химически бани в разтвор на D-лимонен изгладете повърхността за печат добре, найлонът обаче се разтваря много по-бавно от други материали като ABS, така че е необходимо по-дълго време на експозиция. Подходящите предпазни мерки са задължителни.

Постобработката предоставя друг начин за персонализиране на найлонови отпечатъци, за да постигнете идеалния ви външен вид и цели за производителност. Възползвайте се от ковкостта на найлона, когато става въпрос за довършителни техники.

Отстраняване на често срещани проблеми с 3D печат от найлон

Следвайте този съвет, за да разрешите често срещани предизвикателства при печат на найлон:

• Изкривяване и недостатъци на адхезията на леглото: Увеличете температурата на нагрятото легло, намалете скоростта на печат и опитайте допълнителни помощници за адхезия като лепила или суспензии. Затворете принтера, за да предотвратите охлаждащи течения. Освен това, за конкретно справяне с проблема с изкривяването, много модерни марки 3D принтери като QIDI TECH са приели системи за активно камерно отопление.
• Изтичане и нанизване: Намалете разстоянията на прибиране до 4-6 mm и минималните времена за нанасяне на слоя до 10-15 секунди, за да се противодейства на проблемите с изтичане. Проверете дали нишката е напълно суха.
• Проблеми, свързани с влагата: Изсушете отново нишката и я съхранявайте запечатана със сушител, когато не печатате. Използвайте сушилня за нишки, ако влажността на околната среда е постоянно висока. Помислете за по-устойчива на влага смес от нишки.
• Температурни колебания: PID настройката се активира след надграждане. Уверете се, че термодвойките са здраво в контакт с hotends. Подобрете изолацията на заграждението, ако температурите се променят.
• Механични повреди: Увеличете плътността на пълнежа или използвайте подсилен с въглерод/стъкло найлонов композит за допълнителна здравина. Оптимизирайте ориентацията на частите върху леглото, за да разпределите силите по-интелигентно.

Следвайте всички съответни указания за употреба, включително изисквания за вентилация и процедури за обработка на отпадъци.

Последни мисли

Впечатляващата здравина, гъвкавост, устойчивост на топлина и повърхностно покритие на найлона позволяват 3D отпечатване на издръжливи части от реалния свят, съперничещи на леенето под налягане. Въпреки това, контролът на влагата, надстройките на принтера, настроените настройки за печат и техниките за последваща обработка са предпоставки за оползотворяване на тези предимства. Когато се следват прецизни протоколи, потребителите в различни индустрии могат да се възползват от потенциала на найлона за дълготрайни функционални прототипи, роботизирани компоненти и производствени части за крайна употреба, забелязващи механично износване. С напредването на материалните формули и възможностите на принтера достъпността и въздействието на найлона ще продължат да нарастват в производството.

Прочетете повече

• Нови филаменти QIDI
• Ръководство за материали за 3D печат: Иновирайте вашето производство
• FDM 3D печат: как работи, приложения и бъдеще