Печать нейлоном: всё что нужно знать

Нейлон отличается особой прочностью и универсальностью, по сравнению с другими материалами для 3D печати. В этом материале мы подробно расскажем о 3D печати нейлоном и о том какой способ печати лучше всего для него подходит.

Содержание:

• Крепкий орешек
• Физические свойства
• Химические свойства
• Выбор технологий
• FDM
• Хранение и печать
• SLS
• MJF
• Итог

Крепкий орешек

Нейлон - это синтетический полимер, образованный из полиамидов, которые представляют собой полимеры, связанные амидными связями. Когда дело доходит до 3D-печати, нейлон часто считается «продвинутым» материалом, поскольку для работы с ним, требуются особые навыки и специальное оборудование. Нейлон в 3D печати представляет из себя либо нить (филамент), либо порошок.

Физические свойства

Несмотря на то, что 3D-печать нейлоном более сложный процесс по сравнению с другими материалами, усилия вознаграждаются свойствами материала. Нейлон - очень часто используется в промышленной 3D печати, поскольку он прочный, долговечный и устойчивый к трению. При печати тонким слоем,  он обеспечивает приличную гибкость и сохраняет прочность.

Из за своего низкого коэффициента трения, нейлон  хорошо подходит для изготовления функциональных движущихся частей. Поэтому его часто используют для изготовления функциональных прототипов, шарниров, шестерней и аналогичных деталей.

Химические свойства

Для полного понимания того, что из себя представляет 3D печать нейлоном, важно знать о двух его важных свойствах. Во-первых, он имеет высокую температуру плавления, а во-вторых, он гигроскопичен (Гигроскопи́чность (от др. -греч. ὑγρός «влажный» + σκοπέω «наблюдаю») — способность некоторых веществ поглощать водяные пары из воздуха.), что означает, что он любит впитывать влагу. Это второе свойство может быть как преимуществом, так и недостатком. Например, поверхность напечатанной из нейлона детали, при дальнейшей покраске,  позволяет краске очень хорошо держаться, но нейлон  сильно поглощает влагу из воздуха, что в конечном итоге может повлиять на качество детали.

В этой статье мы подробно рассмотрим печать нейлоном с помощью различных технологий 3D печати.

Выбор технологий

Есть несколько технологий печати, которые поддерживают печать нейлоном, а именно: послойное наплавление (FDM) с использованием нейлоновой нити, селективное лазерное спекание (SLS) или Multi Jet Fusion (MJF) с использованием нейлонового порошка. Ниже мы расскажем о различиях между этими технологиями о том, как они используются для создания нейлоновых деталей, а также о плюсах и минусах каждой из них.

FDM

Использование нейлона для 3D-печати может быть дорогостоящим, потому что принтеры MJF и SLS, а также порошки, которые они используют, отнюдь не дешевые.

К счастью, печатать можно на 3D-принтере с использованием технологии FDM в сочетании со специальной нейлоновой нитью.

В 3D-принтерах FDM используются нити, которые плавятся, а затем экструдируются через сопло на печатную платформу слоями, пока деталь не будет готова. Хотя 3D-печать нейлоном на принтере FDM намного доступнее, чем SLS или MJF, качество нейлоновой детали, напечатанной FDM, немного хуже.

Во-первых, не все принтеры FDM могут корректно работать с нейлоновой нитью. Важно иметь качественный (цельнометаллический) хотэнд, способный выдерживать температуры выше 250°C. Кроме того, нейлон также склонен к короблению (Коробление - это дефект отливки в виде искажения конфигурации отливки под влиянием напряжений, возникающих при охлаждении отливки, а также в результате неправильной модели), поэтому сцепление с поверхностью становится отдельной проблемой.

Нейлоновая нить выпускается в различных вариантах, наиболее распространенными из которых являются PA 6 и PA 66. Оба они имеют стандартные для нейлона показатели прочности, устойчивости к истиранию и низкого коэффициента трения, но имеют один существенный недостаток: высокое влагопоглощение.

Хранение и печать

Высокое влагопоглощение может отрицательно сказаться на нити. Напитавшись влагой, нейлоновая нить может начать разлагаться в течение нескольких часов. Чтобы предотвратить эту неприятность, необходимо ответственно подойти к выбору способа хранения нити.

Неплохим решением станет простой пластиковый герметичный контейнер - но контейнер подойдёт только для хранения неиспользуемой нити, а что же делать во время печати? Специальный блок для хранения с контролем влажности,, который также позволяет нити попасть в экструдер, является идеальным решением. Даже если  ваша катушка с нитью уже впитала слишком много влаги, ее можно спасти, если правильно высушить нить.

После того, как вы определитесь с местом для хранения, пора приступать к печати. Настройки для печати довольно индивидуальная штука, многое зависит от устройства которое вы используете (обратите внимание на рекомендуемые производителем устройства настройки), но вот обзор основных, так сказать усреднённых настроек печати нейлоном:

• Температура сопла: 240-290 °C
• Температура печатной платформы: до 65 °C
• Поверхность печатной платформы: клей-карандаш ПВА, Magigoo, Garolite, 3DLac
• Скорость печати: 25-50 мм / с
• Скорость обдува: 0-50%
• Закрытый корпус: рекомендуется, но не обязательно

SLS

Работать с нейлоном на принтерах SLS немного проще, чем на FDM.

SLS-устройство использует лазер для спекания порошка слой за слоем, пока деталь не будет готова. Существуют разные типы устройств по технологии SLS - есть устройства для работы с  металлом и стеклом, - но большинство SLS устройств ориентированы на 3D печать полимерами.

Материалы

Основной, но не единственный материал, используемый с SLS, является нейлон, в частности нейлоновые порошки PA11 и PA12. Порошки PA11 используются для деталей, в которых требуется устойчивость к УФ излучению и физическому воздействию, в то время как PA12 отличается повышенной прочности и жесткостью готовых деталей. Существуют также  усиленные порошки, также известные как нейлоновые композиционные порошки, которые, помимо нейлона, обычно содержат частицы стекла, алюминия или углеродного волокна.

Преимущества

После окончания процесса спекания, детали остаются внутри не спеченного порошка, который также служит опорой для готовых деталей. К счастью, с SLS можно повторно использовать до 50-70% этого не спечённого порошка для будущих моделей. Это серьёзное преимущество перед FDM печатью, так как любой материал, использованный в качестве поддержки при FDM печати, более не может быть повторно использован.

В целом по сравнению с FDM, SLS это более подходящая технология для 3D-печати нейлоном. Нейлон отлично подходит для изготовления функциональных деталей, а именно SLS чаще всего используют для производства сложных функциональных деталей.

Недостатки

В недостатки устройств по технологии SLS можно записать их стоимость. Промышленные SLS 3D-принтеры часто продаются (а точнее продавались) по цене выше 200 000 долларов. Но в последнее время эта ситуация меняется, рынке всё чаще появляются более доступные решения, разнообразные настольные SLS - аппараты, например VIT SLS от Natural Robotics по цене около 20 000 долларов, который мало того что не выглядит как огромная промышленная машина, так еще и не требует каких-то особых специальных навыков при работе. Порошки для SLS печати тоже не дешёвое удовольствие.

MJF

MJF - это уникальная технология спекания порошков, разработанная Hewlett-Packard и запущенная в 2016 году.

Как это работает

И MJF, и SLS запускают процесс печати одинаково. Перед началом спекания по платформе для сборки распределяется слой порошка. Однако, в то время как в SLS лазер затем начал бы спекание, MJF вводит дополнительный этап в процесс печати в виде химических агентов.

Поверх каждого свежего слоя порошка, именно там, где будут спекаться будущие слои, распыляется связующий агент. Связующий агент помогает порошку поглощать энергию от источника тепла принтера. В то время как SLS использует мощный лазер, MJF полагается на мощный инфракрасный свет в качестве источника тепла. Инфракрасный свет в сочетании со связующим агентом ускоряет процесс спекания, благодаря чему MJF в целом быстрее, чем SLS.

Преимущества

Хотя обе технологии позволяют создавать феноменальные детализированные модели, MJF опережает SLS, когда дело касается детализации. Отчасти это происходит благодаря связующему агенту, который помогает сделать края как можно более острыми, немного уменьшая потенциал плавления на самом краю детали.

После завершения печати вы сможете повторно использовать оставшийся неспеченным порошок, как и в случае с SLS. Однако MJF позволяет повторно использовать еще больше порошка, до 80%. Хотя это во многом зависит от конкретных устройств. 

Устройства MJF сопоставимы по цене с промышленными устройствами SLS, но имеют более быстрое время печати с потенциально большей детализацией.

Итог

Конечно потенциальных задач больше, чем способов их решения, но на данный момент выбор уже есть. В конце концов, если вы не обладаете нужным оборудованием или навыками, вы всегда можете обратится к нам, в Lider3D. Наша клиентская служба не только поможет вам выбрать устройство для ваших нужд, но и сможет помочь с печатью нужных вам деталей из требуемых материалов.

Вы можете купить представленное в обзоре дополнительное оборудование в нашем офисе в Москве, с гарантией и доставкой по России от официального дилера.

Наши предыдущие статьи:

• Топ 10 недорогих принтеров
• 17 бизнес-идей для 3D-печати
• Обзор 3D принтера QIDI Tech I-Fast