Przewodnik po drukowaniu 3D z nylonem

Filament nylonowy pozwala na produkcję trwałych części drukowanych w technologii 3D dzięki wytrzymałości, elastyczności, odporności na ciepło i uderzenia przewyższającej tradycyjne tworzywa sztuczne. Jednak wykorzystanie tych właściwości wiąże się ze specyficznymi wymaganiami – od modernizacji drukarek po prawidłowe przechowywanie i przetwarzanie. Prawidłowe wykorzystanie tych czynników pozwala na uzyskanie wszechstronnego tworzywa termoplastycznego, które pozwala zaawansowanym użytkownikom na produkcję funkcjonalnych prototypów, komponentów robotów i części końcowych o jakości dorównującej formowaniu wtryskowemu. Niniejszy przewodnik omawia właściwości, zastosowania, przygotowanie, optymalne ustawienia druku oraz wskazówki dotyczące rozwiązywania problemów, które ułatwiają drukowanie z nylonu.

Czym jest nylon do druku 3D?

Nylon odnosi się do rodziny wytrzymałych materiałów termoplastycznych na bazie poliamidu Doskonale nadaje się do drukowania trwałych części, odpornych na naprężenia mechaniczne w długim okresie czasu. Nylon charakteryzuje się większą wytrzymałością, odpornością na ciepło i elastycznością w porównaniu z powszechnie stosowanymi tworzywami sztucznymi do druku 3D, takimi jak ABS i PLA.

Istnieją dwa główne rodzaje włókien nylonowych:

• Nylon 6 (poliamid 6 lub PA6): Najpopularniejsza opcja, wykonana z 6-atomowego łańcucha węglowego polimeryzowanego aminokwasami. Znana z przystępnej ceny i zdolności do uzyskania zbalansowanego zestawu właściwości mechanicznych.
• Nylon 12 (poliamid 12 lub PA12): Zapewnia jeszcze większą elastyczność i odporność na uderzenia dzięki dłuższym łańcuchom składającym się z 12 atomów węgla w każdym polimerze.

Włókna nylonowe można również wzmocnić innymi materiałami w celu uzyskania lepszych właściwości:

• Nylon wzmocniony włóknem węglowym:Zapewnia znaczną poprawę sztywności, wytrzymałości i wytrzymałości na rozciąganie kosztem większej kruchości.
• Nylon wzmocniony włóknem szklanym:Znacznie zwiększa wytrzymałość, zachowując przy tym naturalną ciągliwość i właściwości zginania czystego nylonu.

Kluczowe właściwości nylonu do druku 3D

Nylon wyróżnia się spośród konwencjonalnych tworzyw sztucznych do druku 3D dzięki:

• Wyjątkowa trwałość: Doskonała wytrzymałość na rozciąganie i wydłużanie pozwala na wytrzymywanie zużycia mechanicznego bez pękania lub odkształcania.
• Wrodzona elastyczność: Elastyczność świetnie sprawdza się w przypadku elementów zatrzaskowych, solidnych zawiasów i odporności na uderzenia.
• Wytrzymałość termiczna: Wytrzymuje temperatury przekraczające 180°C, co pozwala na testowanie prototypów części w realistycznych warunkach pracy.
• Reakcja na wilgoć: Standardowe nylony szybko wchłaniają wilgoć, ale specjalistyczne nylony, takie jak Qidi UltraPA, charakteryzują się znacznie wolniejszym współczynnikiem absorpcji wilgoci, co poprawia ich stabilność wymiarową i właściwości mechaniczne.
• Odporność chemiczna: Posiada umiarkowaną odporność na oleje, smary, rozpuszczalniki i zasady, co zapewnia niezawodność w różnych warunkach rzeczywistych.
• Najsilniejsze wiązanie warstwowe: Qidi UltraPA charakteryzuje się zwiększoną przyczepnością warstw, co skutkuje trwalszymi wydrukami w porównaniu do tych wykonanych z tradycyjnych materiałów, takich jak ABS i PLA.

Zrównoważone połączenie wytrzymałości, elastyczności oraz odporności na temperaturę i czynniki chemiczne sprawia, że ​​nylon jest uniwersalnym materiałem do produkcji wytrzymałych, funkcjonalnych części, zdolnych wytrzymać naprężenia i uderzenia w rzeczywistych zastosowaniach.

Typowe zastosowania nylonu w druku 3D

Zrównoważone właściwości materiałowe nylonu sprawiają, że jest to jeden z najbardziej wszechstronnych tworzyw sztucznych do druku 3D funkcjonalnych elementów rzeczywistych w różnych gałęziach przemysłu.

• Inżynieria prototypów i modeli koncepcyjnych- Nylon pozwala na testowanie prototypów w realistycznych warunkach, pod wpływem przewidywalnych obciążeń, uderzeń i warunków termicznych, bez ryzyka przedwczesnego pęknięcia.Dzięki temu zyskujesz pewność co do projektu przed zainwestowaniem w formy metalowe.
• Części do produkcji końcowej w małych ilościach - W przypadku elementów mniej istotnych, takich jak koła pasowe, przekładnie i uchwyty, nylon oferuje trwałość porównywalną z formowaniem wtryskowym, jednocześnie obniżając koszty formowania. Odporność na zmęczenie i zużycie sprawia, że ​​idealnie nadaje się do elementów narażonych na ciągły ruch i tarcie.
• Komponenty robotyki- Elastyczność nylonu pozwala drukowanym częściom robota, takim jak podwozie, ramiona i mocowania, niezawodnie wytrzymywać zderzenia i kolizje podczas projektowania. Ułatwia to szybką iterację projektu.
• Wnętrze samochodu i części niekrytyczne- Doskonała odporność na starzenie pod wpływem ciepła sprawia, że ​​nylon nadaje się do wymiany elementów, takich jak elementy wykończenia wnętrza, kanały i części systemów wentylacyjnych, które muszą dobrze znosić działanie promieni słonecznych przez lata użytkowania.

Począwszy od wczesnych prototypów aż po komponenty końcowe, nylon umożliwia projektowanie iteracyjne, a także nadaje się do wykorzystania w produkcji, gdy wytrzymałość i odporność na warunki atmosferyczne są ważniejsze niż absolutna precyzja.

Jak przygotować się do drukowania z nylonu

Prawidłowe przygotowanie filamentu nylonowego, powierzchni stołu roboczego i drukarki decyduje o sukcesie i zapobiega kłopotom podczas drukowania. Kluczowe kroki obejmują:

1. Przechowywanie filamentu nylonowego

Ponieważ polimer nylonowy z czasem łatwo wchłania wilgoć z powietrza, nieużywany filament należy przechowywać z zachowaniem ostrożności, aby zapobiec jego przedwczesnej degradacji:

• Zamknij szpule w szczelnych workach lub pojemnikach z dużą ilością pochłaniaczy wilgoci, które aktywnie pochłaniają wilgoć
• Do długoterminowego przechowywania trwającego kilka miesięcy, worki próżniowe są najskuteczniejszą metodą ochrony
• Jeśli filament jest wystawiony na działanie powietrza, należy go wykorzystać szybciej, zamiast oszczędzać szpule o nieznanej historii
• Rozważ użycie komercyjnych pudełek do suszenia włókien takie jak Suszarka do filamentów Qidi, który nie tylko zapewnia kompleksowe uszczelnienie chroniące przed kurzem i wilgocią, aby zachować suchość filamentu i wydłużyć jego żywotność, ale jest także kompatybilny z większością marek filamentów do druku 3D dostępnych na rynku.

2. Suszenie filamentu przed drukowaniem

Włókno który wchłonął wilgoć z otoczenia, powoduje liczne wady wydruku, od wyciekania/niszczenia się, po problemy estetyczne i poważne osłabienie właściwości mechanicznych. Skuteczne metody suszenia przed drukowaniem należy uwzględnić:

• Suszenie w piekarniku na uchwycie szpuli 50-60°C przez 4-8 godzin na bazie nylonu
• Aby zapobiec zacięciom, przed włożeniem filamentu do drukarki należy odczekać, aż całkowicie ostygnie.

3. Modyfikacje drukarki

Aby właściwie sprostać potrzebom termicznym nylonu i zapobiec odkształcaniu się części, zaleca się wykonanie kilku regulacji drukarki:

• Zainstaluj całkowicie metalową głowicę grzewczą, która niezawodnie nagrzeje się do 260-280°C temperatury dyszy do czystego wytłaczania
• Ulepsz do podgrzewanego stołu roboczego pomiędzy 60-100°C w celu wsparcia przyczepności pierwszej warstwy
• Zbuduj izolowaną obudowę wokół obszaru drukowania, aby utrzymać temperaturę w komorze przy mniejszych zakłóceniach przepływu powietrza

Połączenie podgrzewanego stołu i komory z dodatkowym przygotowaniem powierzchni, np. klejami lub zawiesinami, umożliwia doskonałe przyleganie pierwszej warstwy gotowej do druku.

Ustawienia druku nylonowego

Prawidłowa konfiguracja ustawień drukowania ma kluczowe znaczenie dla wykorzystania właściwości nylonu w celu uzyskania wytrzymałych i funkcjonalnych części drukowanych. Poniższe zalecenia zawierają wytyczne dotyczące jakości i niezawodności.

1.Dysza &Temperatury podłoża

• Dysza: 250-320°C Zapobiega zatykaniu i poprawia przyczepność warstw. Optymalna temperatura zależy od prędkości drukowania.
• Łóżko: 80-110°C Wspomaga przyczepność. Standardowe nylony wiążą się w niższym zakresie. Dodatki wymagają wyższych temperatur, zbliżając się do 100°C.

2. Prędkość drukowania

• Aby uzyskać najlepszą dokładność i wygląd, zmniejsz prędkość jazdy do 40-60 mm/s. Szybsze chłodzenie może powodować odkształcenia.
• Niższa prędkość druku, wynosząca około 40 mm/s, znacznie poprawia przyczepność międzywarstwową.

3. Wysokość warstwy

• 1-0,2 mm dla najwyższej rozdzielczości ze standardowymi nylonami
• Mieszanki wzmacniane węglem i szkłem umożliwiają niezawodny druk przy wysokości warstwy 0,3 mm.

4. Metody przylegania do podłoża

Oprócz podgrzewanego stołu, dalsze środki pomocnicze mogą poprawić przyczepność pierwszej warstwy:

• Lekko przeszlifowane arkusze PEI dobrze sprawdzają się w przypadku klejenia nylonu
• Rozcieńczony klej PVA/klej do drewna cienko nałożony na powierzchnię wydruku
• Filament ABS rozpuszczony w acetonie, a następnie nałożony na podłoże

5. Temperatura obudowy

• Utrzymywać 60-65°C temperatura wewnętrzna zapewniająca minimalne wahania temperatury chłodzenia
• Użyj termopary do aktywnego monitorowania temperatury w komorze
• Panele izolacyjne zapobiegają drastycznym wahaniom temperatury powietrza

6. Zapobieganie odkształceniom &rozwarstwienie

Stopniowe i równomierne chłodzenie jest kluczowe dla minimalizacji usterek:

• Przed otwarciem należy pozwolić obudowie powoli ostygnąć do temperatury pokojowej.
• Unikaj kierowania wentylatorów chłodzących na warstwy podczas pierwszych przejść
• Po usunięciu wydruku należy rozważyć wyżarzanie w piecu termicznym

Optymalizacja tych ustawień drukowania wymaga większej uwagi niż rutyna PLA lub ABS Stanowi jednak podstawę do przekształcenia imponującej wytrzymałości i właściwości termicznych nylonu w trwałe komponenty. Prawidłowo dobrany nylon oferuje skok w spójności i niezawodności drukowanych części, co jest warte zwiększonego wysiłku włożonego w przygotowanie.

Postprodukcja wydruków nylonowych

Chociaż wydruki nylonowe robią wrażenie natychmiast po wydrukowaniu, dodatkowa obróbka może poprawić estetykę, właściwości i postrzeganą jakość. Stosuj te techniki w zależności od potrzeb.

1. Chłodzenie i zdejmowanie z platformy drukującej

Przed zdjęciem odczekaj, aż wydruki ostygną do temperatury 60°C lub niższej. Należy zachować ostrożność, ponieważ ciepło resztkowe może zwiększać podatność części na pękanie przy nieostrożnym obchodzeniu się z nimi.

2. Usuwanie wsparcia

Nożyczki służą do usuwania łatwiejszych struktur podporowych. Rozpuszczalne podpory PVA również skutecznie działają z nylonem.

3. Szlifowanie i wygładzanie powierzchni

Nylon dobrze reaguje na wygładzanie w parze wodnej lub szlifowanie/polerowanie, dzięki czemu uzyskuje połyskliwy wygląd dorównujący elementom formowanym wtryskowo.

4. Malowanie lub farbowanie nadruków nylonowych

Bez dodatków nylony dobrze przyjmują farbę i dobrze się barwią, jeśli zostaną odpowiednio umyte i przygotowane. Podkłady zwiększają również przyczepność farby.

5. Wygładzanie rozpuszczalnikiem chemicznym

Kąpiele chemiczne w roztworze D-limonenu ładnie wygładzić powierzchnię wydruku, Jednak nylon rozpuszcza się znacznie wolniej niż inne materiały, takie jak ABS, dlatego wymagany jest dłuższy czas ekspozycji. Obowiązkowe jest zachowanie odpowiednich środków ostrożności.

Postprodukcja to kolejny sposób na personalizację nadruków nylonowych, aby osiągnąć idealny wygląd i parametry użytkowe. Wykorzystaj plastyczność nylonu, jeśli chodzi o techniki wykończeniowe.

Rozwiązywanie typowych problemów z drukiem 3D z nylonu

Aby rozwiązać typowe problemy z drukowaniem na nylonie, postępuj zgodnie z poniższymi wskazówkami:

• Wypaczanie &Awarie przylegania do podłoża: Zwiększ temperaturę podgrzewanego stołu, zmniejsz prędkość drukowania i wypróbuj dodatkowe środki wspomagające przyczepność, takie jak kleje lub zawiesiny. Zamknij drukarkę, aby zapobiec przeciągom. Dodatkowo, aby rozwiązać problem odkształcania, wiele zaawansowanych marek drukarek 3D, takich jak QIDI TECH, wprowadziło... aktywne systemy ogrzewania komory.
• Wyciekający &wzmacniacz; Strunowanie: Zmniejsz odległość cofania do 4-6 mm i minimalny czas nakładania warstwy do 10-15 sekund, aby przeciwdziałać problemom z wyciekaniem. Sprawdź, czy filament jest całkowicie suchy.
• Problemy związane z wilgocią: Wysusz filament ponownie i przechowuj go szczelnie zamknięty, z dodatkiem środka pochłaniającego wilgoć, gdy nie drukujesz. Użyj suszarki do filamentów, jeśli wilgotność otoczenia jest stale wysoka. Rozważ mieszankę filamentów o większej odporności na wilgoć.
• Wahania temperatury: Dostrój głowice PID po modernizacji. Sprawdź, czy termopary dobrze przylegają do głowic. Popraw izolację obudowy w przypadku zmian temperatury.
• Awarie mechaniczne: Zwiększ gęstość wypełnienia lub zastosuj kompozyt nylonowy wzmocniony włóknem węglowym/szklanym, aby uzyskać dodatkową wytrzymałość. Zoptymalizuj orientację części na stole, aby lepiej rozłożyć siły.

Należy przestrzegać wszystkich stosownych wytycznych dotyczących użytkowania, w tym wymagań dotyczących wentylacji i procedur postępowania z odpadami.

Ostatnie myśli

Imponująca wytrzymałość, elastyczność, odporność na ciepło i wykończenie powierzchni nylonu pozwalają na drukowanie w technologii 3D trwałych, rzeczywistych części, dorównujących efektom formowania wtryskowego. Jednak kontrola wilgotności, modernizacja drukarek, dostrojone ustawienia drukowania i techniki postprocessingu są warunkami wstępnymi do wykorzystania tych korzyści. Dzięki przestrzeganiu skrupulatnych protokołów, użytkownicy z różnych branż mogą wykorzystać potencjał nylonu do tworzenia trwałych prototypów funkcjonalnych, komponentów robotycznych i elementów produkcji końcowej, narażonych na zużycie mechaniczne. Wraz z rozwojem receptur materiałów i możliwości drukarek, dostępność i wpływ nylonu na cały sektor produkcji będą nadal rosły.

Przeczytaj więcej

• Nowe filamenty QIDI
• Przewodnik po materiałach do druku 3D: Udoskonal swoją produkcję
• Drukowanie 3D metodą FDM: jak działa i jakie są jego zastosowania &wzmacniacz; Przyszłość