Ръководство за 3D печат с найлон

Найлоновите нишки позволяват изработката на издръжливи 3D отпечатани части благодарение на здравината, гъвкавостта, устойчивостта на топлина и удар, превъзхождащи традиционните пластмаси. Използването на тези свойства обаче поставя специфични изисквания - от подобрения на принтера до правилно съхранение и обработка. Правилното спазване на тези фактори отключва универсален термопластичен материал, който позволява на напредналите потребители да произвеждат функционални прототипи, компоненти за роботи и части за крайно приложение, конкуриращи се с качеството на шприцване. Това ръководство обхваща свойствата, приложенията, подготовката, оптималните настройки за печат и съветите за отстраняване на неизправности за успешен печат с найлон.

Какво е найлон за 3D печат?

Найлонът се отнася до семейство от здрави термопластични материали на базата на полиамид. Подходящ за печат на издръжливи части, способни да издържат на механични натоварвания във времето. Найлонът има по-висока якост, устойчивост на топлина и гъвкавост в сравнение с широко използваните 3D печат пластмаси 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 достъпната си цена и способността си да постигне балансиран набор от механични свойства.
• Найлон 12 (полиамид 12 или PA12): Предлага още по-голяма гъвкавост и устойчивост на удар благодарение на по-дългите си вериги от 12 въглеродни атома на полимер.

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

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

Ключови свойства на найлона за 3D печат

Найлонът се отличава от конвенционалните 3D печатащи пластмаси благодарение на:

• Превъзходна издръжливост: Отлична якост на опън и устойчивост на удължение, за да издържа на механично износване с течение на времето без напукване или деформация.
• Вродена гъвкавост: Еластичността е чудесна за части със закопчаване, здрави панти и устойчивост на удар.
• Термична издръжливост: Издържа на температури над 180°C, което позволява изпитвания на прототипи на части при реалистични експлоатационни 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 размерна стабилност и механични свойства.
• Химическа устойчивост: Има умерена устойчивост на масла, мазнини, разтворители и основи за надеждност в различни реални среди.
• Най-силна производителност на свързване на слоевете: Qidi UltraPA показва подобрена адхезия на слоевете, което води до по-здрави отпечатани части в сравнение с тези, изработени с традиционни материали като ABS и PLA.

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

Често срещани приложения на найлона в 3D печата

Балансираните свойства на найлона го правят една от най-универсалните пластмаси за 3D печат 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 се инвестира в метални форми.
• Части за крайно потребление с малък обем производство - За некритични компоненти като ролки, зъбни колела и дръжки, найлонът предлага издръжливост, подобна на тази при шприцване, като същевременно се избягват високи разходи за леене под налягане. Устойчивостта на умора и износване го прави идеален за компоненти, които са подложени на постоянно движение и триене.
• Компоненти на роботиката- Гъвкавостта на найлона позволява на отпечатаните части за роботи, като шасита, рамена и стойки, надеждно да издържат на сблъсъци и удари по време на разработка. Това улеснява бързата итерация на дизайна.
• Автомобилен интериор и некритични части- Отличната устойчивост на топлинно стареене е подходяща за найлон за подмяна на компоненти като интериорни елементи, въздуховоди и части на вентилационната система, които трябва да издържат добре на излагане на слънце в продължение на години експлоатация.

От ранното създаване на прототипи до крайните компоненти, найлонът дава възможност за итеративен дизайн, като същевременно позволява производствена употреба, когато здравината и устойчивостта на околната среда се ценят пред абсолютната прецизност.

Как да се подготвите за печат с найлон

Правилната подготовка на найлоновия филамент, повърхността на печатащото легло и вашия принтер ще определи успеха, а не главоболията при печат. Ключовите стъпки включват:

1. Съхранение на найлонови нишки

Тъй като найлоновият полимер лесно абсорбира влагата от въздуха с течение на времетоНеизползваната нишка трябва да се съхранява внимателно, за да се предотврати преждевременното ѝ разграждане:

• Запечатайте макарите в херметически затворени торби или контейнери с множество пакети с влагоабсорбатор за активно абсорбиране на влагата
• За дългосрочно съхранение, обхващащо месеци, Вакуумните торбички 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 използването на търговски кутии за сушене на филаменти като например Кутия за сушене на филаменти Qidi, което не само осигурява цялостно прахо- и влагоустойчиво уплътнение, за да поддържа филамента сухота и да удължава живота му, но е съвместимо и с повечето марки 3D печатащи филаменти, предлагани на пазара.

2. Сушене на филамента преди печат

Филамент който е абсорбирал околната влага, причинява безброй дефекти при печат - от пропускане/нанизване до козметични проблеми и силно отслабени механични свойства. Ефективни методи за сушене преди печат включете:

• Сушене във фурна върху държач за макари при 50-60°C за 4-8 часа базиран на найлонов тип
• Оставете филамента да се охлади напълно, преди да го заредите в принтера, за да предотвратите засядане.

3. Модификации на принтера

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

• Инсталирайте изцяло метален хотенд, способен надеждно да нагрява до 260-280°C температури на дюзите за чисто екструдиране
• Надстройте до отопляемо печатащо легло между 60-100°C за подпомагане на адхезията на първия слой
• Изградете изолиран корпус около зоната за печат, за да поддържате температурата в камерата с по-малко прекъсване на въздушния поток.

Комбинацията от нагрято легло плюс камера с допълнителна подготовка на повърхността, като лепила или суспензии, позволява отлично залепване на първия слой за печат.

Настройки за печат с найлон

Правилното конфигуриране на настройките за печат е от решаващо значение, за да се използват свойствата на материала на найлона в здрави и функционални отпечатани части. Следните препоръки предоставят насоки, фокусирани върху качеството и надеждността.

1.Температури на дюзите и леглото

• Дюза: 250-320°C Предотвратява запушванията и подобрява свързването на слоевете. Оптималната температура зависи от скоростта на печат.
• Легло: 80-110°C поддържа адхезията. Стандартните найлони се свързват в по-ниския диапазон. Добавките изискват по-високи температури, приближаващи се 100°C.

2. Скорост на печат

• Намалете скоростта на движение до 40-60 мм/сек за най-добра точност и външен вид. По-бързото охлаждане може да предизвика деформации.
• По-бавните скорости на печат от около 40 мм/с значително подобряват силата на междуслойното сцепление.

3. Височина на слоя

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

4. Методи за адхезия към леглото

Наред с нагрятото легло, допълнителни помощни средства могат да подобрят залепването на първия слой:

• Леко шлайфаните PEI листове са подходящи за залепване на найлон
• Разредено PVA/лепило за дърво, нанесено тънко върху повърхността за печат
• ABS филамент, разтворен в ацетон и след това нанесен върху леглото

5. Температура на корпуса

• Поддържане 60-65°C вътрешна температура за минимални колебания в охлаждането
• Използвайте термодвойка за активно наблюдение на температурата в камерата
• Изолационните панели предотвратяват резки колебания в температурата на въздуха

6. Предотвратяване на деформации и разслояване

Постепенното и постоянно охлаждане е жизненоважно за минимизиране на дефектите:

• Оставете корпуса бавно да се охлади до стайна температура, преди да го отворите
• Избягвайте насочването на охлаждащи вентилатори към слоевете по време на първоначалните проходи
• Помислете за отгряване в фурна за температура след отстраняване на отпечатъка

Оптимизирането на тези настройки за печат изисква повече внимание от рутинните действия. PLA или ABS работни места, обаче, формира основата за превръщането на впечатляващата здравина и термично поведение на найлона в издръжливи компоненти. Когато е настроен правилно, найлонът предлага скок в консистентността и надеждността на отпечатаните части, което си заслужава увеличените усилия за настройка.

Пост-обработка на найлонови разпечатки

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

1. Охлаждане и отстраняване от печатащото легло

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

2. Премахване на поддръжката

Ножиците 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 изглаждане с пара или шлайфане/полиране за лъскав вид, съперничещ на шприцваните части.

4. Боядисване или боядисване на найлонови щампи

Без добавки, найлоновите влакна са склонни да поемат добре боя и багрила, ако първо са правилно измити и подготвени. Грундовете също така увеличават адхезията на боята.

5. Изглаждане с химически разтворител

Химични вани в разтвор на D-лимонен изгладете добре повърхността за печат, Найлонът обаче се разтваря много по-бавно от други материали като ABS, така че са необходими по-дълги времена на експозиция. Задължителни са подходящи предпазни мерки.

Последващата обработка предоставя друг начин за персонализиране на найлонови отпечатъци, за да постигнете идеалния си външен вид и желаните характеристики. Възползвайте се от ковкостта на найлона, когато става въпрос за техники за довършителни работи.

Отстраняване на често срещани проблеми с 3D печат с найлон

Следвайте тези съвети, за да разрешите често срещани проблеми с печатането с найлон:

• Деформация и повреди по сцеплението на леглото: Увеличете температурата на нагряващото легло, забавете скоростта на печат и опитайте допълнителни средства за подобряване на адхезията, като лепила или суспензии. Затворете принтера, за да предотвратите охлаждащи течения. Освен това, за да се справят специално с проблема с деформацията, много марки 3D принтери, като QIDI TECH, са възприели... системи за активно нагряване на камерата.
• Сълзене и нанизване: Намалете разстоянията на отдръпване до 4-6 мм и минимално време за нанасяне на слоеве до 10-15 секунди, за да предотвратите проблеми с протичане. Проверете дали нишката е напълно суха.
• Проблеми, свързани с влагата: Изсушете филамента отново и го съхранявайте запечатан с десикант, когато не печатате. Използвайте сушилня за филаменти, ако влажността на околната среда е постоянно висока. Помислете за по-устойчива на влага смес от филаменти.
• Температурни колебания: Настройте PID хотендовете след подобрения. Проверете дали термодвойките са здраво в контакт с хотендовете. Подобрете изолацията на корпуса, ако температурите се променят.
• Механични повреди: Увеличете плътността на запълване или използвайте найлонов композит, подсилен с въглерод/стъкло, за допълнителна здравина. Оптимизирайте ориентацията на детайлите върху леглото, за да разпределите силите по-интелигентно.

Спазвайте всички съответни указания за употреба, включително изискванията за вентилация и процедурите за боравене с отпадъци.

Заключителни мисли

Впечатляващата здравина, гъвкавост, устойчивост на топлина и повърхностно покритие на найлона позволяват 3D печат на издръжливи реални части, конкуриращи се с шприцването. Въпреки това, контролът на влагата, подобренията на принтера, настроените настройки за печат и техниките за последваща обработка са предпоставки за използване на тези предимства. Когато се спазват щателни протоколи, потребителите в различни индустрии могат да се възползват от потенциала на найлона за дълготрайни функционални прототипи, роботизирани компоненти и крайни производствени части, подложени на механично износване. С по-нататъшното развитие на формулите на материалите и възможностите на принтерите, достъпността и въздействието на найлона ще продължат да нарастват в производството.

Прочетете още

• QIDI Нови филаменти
• Ръководство за материали за 3D печат: Иновирайте производството си
• FDM 3D печат: Как работи, приложения и бъдеще