Vodnik po 3D tiskanju z najlonom

Najlonski filament omogoča izdelavo trpežnih 3D-natisnjenih delov zaradi trdnosti, fleksibilnosti, odpornosti na vročino in udarce, ki presegajo tradicionalne plastike. Vendar pa izkoriščanje teh lastnosti predstavlja posebne zahteve – od nadgradenj tiskalnika do ustreznega shranjevanja in obdelave. Pravilno upoštevanje teh dejavnikov odklene vsestranski termoplast, ki naprednim uporabnikom omogoča izdelavo funkcionalnih prototipov, robotskih komponent in končnih delov, ki se kosajo s kakovostjo brizganja. Ta priročnik zajema lastnosti, uporabo, pripravo, optimalne nastavitve tiskanja in nasvete za odpravljanje težav za uspešno tiskanje z najlonom.

Kaj je najlon za 3D-tiskanje?

Najlon se nanaša na družino robustnih termoplastičnih materialov na osnovi poliamida Zelo primeren za tiskanje trpežnih delov, ki lahko sčasoma prenesejo mehanske obremenitve. Najlon ima večjo trdnost, odpornost na toploto in prožnost v primerjavi s široko uporabljenimi 3D-tiskalniškimi plastikami, kot sta ABS in PLA.

Obstajata dve glavni vrsti najlonskih filamentov:

• Najlon 6 (poliamid 6 ali PA6): Najbolj priljubljena možnost, izdelana iz verige s 6 atomi ogljika, polimerizirane z aminokislinami. Znana po cenovno dostopnosti in sposobnosti doseganja uravnoteženega nabora mehanskih lastnosti.
• Najlon 12 (poliamid 12 ali PA12): Ponuja še večjo fleksibilnost in odpornost proti udarcem zaradi daljših verig z 12 atomi ogljika na polimer.

Najlonski filamenti Za izboljšane lastnosti se lahko ojača tudi z drugimi materiali:

• Najlon, ojačan z ogljikovimi vlakni:Ponuja znatno povečanje togosti, rigidnosti in natezne trdnosti na račun bolj krhkega vedenja.
• Najlon, ojačan s steklenimi vlakni:Prav tako znatno poveča trdnost, hkrati pa ohrani več naravne duktilnosti in upogibnih lastnosti čistega najlona.

Ključne lastnosti najlona za 3D-tiskanje

Najlon se razlikuje od običajne 3D-tiskanjske plastike zahvala:

• Vrhunska vzdržljivost: Odlična natezna trdnost in odpornost na raztezek za odpornost proti mehanski obrabi skozi čas brez razpok ali deformacij.
• Prirojena fleksibilnost: Elastičnost je odlična za dele, ki se prilegajo s klikom, trdne tečaje in odpornost na udarce.
• Toplotna vzdržljivost: Prenaša visoke temperature nad 180 °C, kar omogoča testiranje prototipov delov v realnih obratovalnih pogojih.
• Odzivnost na vlago: Standardni najloni hitro absorbirajo vlago, specializirani najloni, kot je Qidi UltraPA, pa imajo bistveno nižjo stopnjo absorpcije vlage, kar izboljša njihovo dimenzijsko stabilnost in mehanske lastnosti.
• Kemična odpornost: Ima zmerno odpornost na olja, masti, topila in alkalije za zanesljivost v različnih resničnih okoljih.
• Najmočnejša učinkovitost vezave slojev: Qidi UltraPA kaže izboljšano oprijemljivost plasti, kar ima za posledico močnejše tiskane dele v primerjavi s tistimi, ki so izdelani iz tradicionalnih materialov, kot sta ABS in PLA.

Uravnotežena kombinacija trdnosti, fleksibilnosti in toplotne/kemične obvladljivosti naredi najlon vsestransko izbiro materiala pri iskanju odpornih funkcionalnih delov, ki lahko prenesejo obremenitve in udarce v resničnih aplikacijah.

Pogoste uporabe najlona v 3D-tiskanju

Zaradi uravnoteženih lastnosti najlona je to ena najbolj vsestranskih plastik za 3D-tiskanje funkcionalnih komponent iz resničnega sveta v različnih panogah.

• Inženirski prototipi in konceptni modeli- Najlon omogoča testiranje prototipov v realnih okoljih, kjer so izpostavljeni pričakovanim obremenitvam, udarcem ali toplotnim pogojem, ne da bi se prezgodnje zlomili.To zagotavlja zaupanje v zasnovo, preden se investira v kovinske kalupe.
• Deli za končno uporabo v majhnih količinah - Za nekritične komponente, kot so jermenice, zobniki in ročaji, najlon ponuja vzdržljivost, podobno kot pri brizganju, hkrati pa preprečuje visoke stroške kalupov. Zaradi odpornosti na utrujenost in obrabo je idealen za komponente, ki so izpostavljene nenehnemu gibanju in trenju.
• Robotske komponente- Zaradi prožnosti najlona lahko natisnjeni robotski deli, kot so šasija, roke in nosilci, zanesljivo prenesejo trke in padce med razvojem. To omogoča hitro ponovitev načrtovanja.
• Notranjost avtomobila in nekritični deli- Odlična odpornost na toplotno staranje je primerna za najlon pri zamenjavi komponent, kot so notranje obloge, kanali in deli prezračevalnega sistema, ki morajo biti dolgoletno odporni na sončno svetlobo.

Od zgodnjega izdelave prototipov do končnih komponent najlon omogoča iterativno načrtovanje, hkrati pa omogoča proizvodno uporabo, kjer sta trdnost in odpornost na okolje pomembnejša od absolutne natančnosti.

Kako se pripraviti na tiskanje z najlonom

Pravilna priprava najlonskega filamenta, površine tiskalne plošče in tiskalnika bo določila uspeh in ne glavobole pri tiskanju. Ključni koraki vključujejo:

1. Shranjevanje najlonske niti

Ker najlonski polimer sčasoma zlahka absorbira vlago iz zrakaNeuporabljen filament je treba shranjevati previdno, da preprečite prezgodnjo degradacijo:

• Tuljave zaprite v nepredušno zaprte vrečke ali posode z veliko količino sušilnih vložkov za aktivno absorpcijo vlage
• Za dolgoročno shranjevanje, ki traja več mesecev, Vakuumske vrečke so najbolj zanesljiva metoda zaščite
• Če je filament izpostavljen zraku, ga porabite hitreje, namesto da shranjujete tuljave z neznano zgodovino.
• Razmislite o uporabi komercialnih škatel za sušenje filamentov kot na primer Škatla za sušenje filamentov Qidi, ki ne zagotavlja le celovitega tesnjenja pred prahom in vlago, da ohrani suhost filamenta in podaljša življenjsko dobo, temveč je tudi združljiv z večino blagovnih znamk filamentov za 3D-tiskanje, ki so na voljo na trgu.

2. Sušenje filamenta pred tiskanjem

Filament ki je absorbiral vlago iz okolja, povzroča nešteto napak pri tisku, od izcejanja/nizanja do kozmetičnih težav in močno oslabljenih mehanskih lastnosti. Učinkovite metode sušenja pred tiskanjem vključite:

• Sušenje v pečici na držalu za tuljavo pri 50–60 °C za 4–8 ur na osnovi najlonske vrste
• Preden vstavite filament v tiskalnik, pustite, da se popolnoma ohladi, da preprečite zastoje

3. Spremembe tiskalnika

Za pravilno obvladovanje toplotnih potreb najlona in preprečevanje upogibanja delov so priporočljive nekatere nastavitve tiskalnika:

• Namestite v celoti kovinski hotend, ki lahko zanesljivo segreva 260–280 °C temperature šob za čisto ekstruzijo
• Nadgradite na ogrevano tiskalno posteljo med 60–100 °C za podporo oprijema prvega sloja
• Okoli območja tiskanja zgradite izolirano ohišje, da ohranite temperaturo komore z manjšimi motnjami pretoka zraka.

Kombinacija ogrevane postelje in komore z dodatnimi pripravami površin, kot so lepila ali suspenzije, omogoča odlično oprijemljivost prvega sloja na tisk.

Nastavitve najlonskega tiska

Pravilna konfiguracija nastavitev tiskanja je ključnega pomena za izkoriščanje lastnosti najlonskega materiala v močnih in funkcionalnih tiskanih delih. Naslednja priporočila zagotavljajo smernice, osredotočene na kakovost in zanesljivost.

1.Temperature šob in postelj

• Šoba: 250–320 °C preprečuje zamašitve in izboljša vezavo plasti. Optimalna temperatura je odvisna od hitrosti tiskanja.
• Postelja: 80–110 °C podpira oprijem. Standardni najloni se vežejo v nižjem območju. Dodatki zahtevajo višje temperature, ki se bližajo 100 °C.

2. Hitrost tiskanja

• Za najboljšo natančnost in videz zmanjšajte hitrost gibanja na 40–60 mm/s. Hitrejše hlajenje lahko povzroči upogibanje.
• Počasnejše hitrosti tiskanja, približno 40 mm/s, znatno izboljšajo trdnost medplastnega oprijema.

3. Višina plasti

• 1–0,2 mm za najvišjo ločljivost s standardnimi najloni
• Mešanice, ojačane z ogljikom in steklom, lahko zanesljivo tiskajo v plasteh debeline 0,3 mm.

4. Metode adhezije postelje

Poleg ogrevane postelje lahko lepljenje prve plasti izboljšajo tudi dodatni pripomočki:

• Rahlo brušene PEI plošče so primerne za lepljenje najlona
• Razredčeno PVA/lesno lepilo, naneseno na tanko plast na površino za tiskanje
• ABS filament, raztopljen v acetonu in nato nanesen na posteljo

5. Temperatura ohišja

• Vzdrževanje 60–65 °C notranja temperatura za minimalno nihanje hlajenja
• Za aktivno spremljanje temperature komore uporabite termočlen
• Izolacijske plošče preprečujejo drastična nihanja temperature zraka

6. Preprečevanje upogibanja in delaminacije

Postopno in dosledno hlajenje je ključnega pomena za zmanjšanje napak:

• Pred odprtjem pustite, da se ohišje počasi ohladi na sobno temperaturo
• Med začetnimi prehodi se izogibajte usmerjanju hladilnih ventilatorjev na plasti
• Po odstranitvi odtisa razmislite o žarjenju v temperaturni pečici

Optimizacija teh nastavitev tiskanja zahteva več pozornosti kot rutina PLA ali ABS delovna mesta pa predstavljajo osnovo za pretvorbo impresivne trdnosti in toplotnega obnašanja najlona v trpežne komponente. Če je pravilno izbran, najlon ponuja preskok v doslednosti in zanesljivosti tiskanih delov, kar je vredno povečanega truda pri pripravi.

Naknadna obdelava najlonskih odtisov

Čeprav najlonski odtisi naredijo vtis takoj po tiskanju, lahko dodatna naknadna obdelava izboljša estetiko, lastnosti in zaznano kakovost. Te tehnike uporabite po potrebi za vašo aplikacijo.

1. Hlajenje in odstranitev s tiskalne plošče

Preden odstranite natise, pustite, da se ohladijo na 60 °C ali manj. Bodite previdni, saj lahko preostala toplota povzroči, da so deli bolj nagnjeni k razpokanju, če z njimi ravnate grobo.

2. Odstranitev podpore

Ščipalke pomagajo odstraniti lažje podporne strukture. Raztopne PVA podlage učinkovito delujejo tudi z najlonom.

3. Brušenje in glajenje površin

Najlon se dobro odziva na glajenje s paro ali brušenje/poliranje, kar mu daje sijajen videz, ki se kosa z brizganimi deli.

4. Barvanje najlonskih odtisov

Brez dodatkov najloni običajno dobro vpijajo barvo in barvila, če so predhodno pravilno oprani in pripravljeni. Prednamazi prav tako povečajo oprijem barve.

5. Glajenje s kemičnimi topili

Kemične kopeli v raztopini D-limonena lepo zgladite površino za tiskanje, Vendar se najlon raztaplja veliko počasneje kot drugi materiali, kot je ABS, zato so potrebni daljši časi izpostavljenosti. Upoštevati je treba ustrezne varnostne ukrepe.

Naknadna obdelava ponuja še eno možnost za prilagajanje najlonskih odtisov za doseganje idealnega videza in zmogljivosti. Izkoristite prožnost najlona pri tehnikah dodelave.

Odpravljanje pogostih težav pri 3D-tiskanju z najlonom

Za reševanje pogostih težav s tiskanjem na najlon upoštevajte ta nasvet:

• Upogibanje in oprijem postelje: Povečajte temperaturo ogrevane podloge, upočasnite hitrost tiskanja in poskusite z dodatnimi sredstvi za izboljšanje oprijema, kot so lepila ali tekoče zmesi. Zaprite tiskalnik, da preprečite prepih zaradi hlajenja. Poleg tega so številne napredne znamke 3D-tiskalnikov, kot je QIDI TECH, sprejele ... aktivni sistemi za ogrevanje komore.
• Izcejanje in napenjanje: Zmanjšajte razdalje umika na 4–6 mm in minimalne čase nanašanja slojev na 10–15 sekund, da preprečite težave z izcejanjem. Preverite, ali je filament popolnoma suh.
• Težave, povezane z vlago: Filament ponovno posušite in ga shranite zaprtega s sušilnim sredstvom, ko ne tiskate. Če je vlažnost okolja stalno visoka, uporabite sušilnik filamentov. Razmislite o mešanici filamentov, ki je bolj odporna na vlago.
• Temperaturna nihanja: Po nadgradnjah nastavite PID regulatorje. Preverite, ali se termočleni trdno prilegajo hotendom. Izboljšajte izolacijo ohišja, če se temperature spremenijo.
• Mehanske okvare: Povečajte gostoto polnila ali uporabite kompozit iz najlona, ​​ojačanega z ogljikom/steklom, za dodatno trdnost. Optimizirajte orientacijo delov na postelji za pametnejšo porazdelitev sil.

Upoštevajte vsa ustrezna navodila za uporabo, vključno z zahtevami glede prezračevanja in postopki ravnanja z odpadki.

Zaključne misli

Najlonova impresivna trdnost, prožnost, odpornost na toploto in površinska obdelava omogočajo 3D-tiskanje trpežnih delov iz resničnega sveta, ki se kosajo z brizganjem. Vendar pa so nadzor vlage, nadgradnje tiskalnika, prilagojene nastavitve tiskanja in tehnike naknadne obdelave predpogoji za izkoriščanje teh prednosti. Ob natančnem upoštevanju protokolov lahko uporabniki v različnih panogah izkoristijo potencial najlona za dolgotrajne funkcionalne prototipe, robotske komponente in končne proizvodne kose, ki so izpostavljeni mehanski obrabi. Z nadaljnjim razvojem formulacij materialov in zmogljivosti tiskalnikov se bosta dostopnost in vpliv najlona v proizvodnji še naprej povečevala.

Preberi več

• QIDI Novi filamenti
• Vodnik po materialih za 3D-tiskanje: Inovirajte svojo proizvodnjo
• FDM 3D tiskanje: kako deluje, aplikacije in prihodnost