Guide de l'impression 3d avec du nylon

Le filament de nylon permet des pièces imprimées en 3D durables grâce à une résistance, une flexibilité, une résistance à la chaleur et aux chocs supérieures aux plastiques traditionnels. Cependant, l'exploitation de ces propriétés pose des exigences spécifiques, depuis la mise à niveau des imprimantes jusqu'au stockage et au traitement appropriés. En répondant correctement à ces facteurs, on obtient un thermoplastique polyvalent permettant aux utilisateurs avancés de produire des prototypes fonctionnels, des composants de robot et des pièces finales rivalisant avec la qualité du moulage par injection. Ce guide couvre les propriétés, les applications, la préparation, les paramètres d'impression optimaux et les conseils de dépannage pour réussir une impression avec du nylon.

Qu'est-ce que le nylon pour l'impression 3D?

Le nylon fait référence à une famille de matériaux thermoplastiques robustes à base de polyamide. bien adapté à l’impression de pièces durables capables de résister aux contraintes mécaniques dans le temps. Le nylon a une résistance, une résistance à la chaleur et une flexibilité plus élevées que les plastiques d'impression 3D largement utilisés comme l'ABS et le PLA.

Il existe deux principaux types de filaments de nylon :

• Nylon 6 (Polyamide 6 ou PA6): L’option la plus populaire, constituée d’une chaîne d’atomes de 6 carbones polymérisée avec des acides aminés. Connu pour son prix abordable et sa capacité à atteindre un ensemble équilibré de propriétés mécaniques.
• Nylon 12 (Polyamide 12 ou PA12): Offre encore plus de flexibilité et de résistance aux chocs grâce à ses chaînes plus longues de 12 atomes de carbone par polymère.

Filaments de nylon peut également être renforcé avec d’autres matériaux pour des propriétés améliorées :

• Nylon renforcé de fibres de carbone :Offre des augmentations substantielles en termes de rigidité, de rigidité et de résistance à la traction au détriment d'un comportement plus fragile.
• Nylon renforcé de fibres de verre :Augmente également considérablement la résistance tout en conservant davantage la ductilité et les caractéristiques de flexion natives du nylon pur.

Propriétés clés du nylon pour l'impression 3D

Le nylon se démarque des plastiques d'impression 3D conventionnels grâce à:

• Durabilité supérieure : Excellente résistance à la traction et à l’allongement pour résister à l’usure mécanique dans le temps sans se fissurer ni se déformer.
• Flexibilité inhérente : L'élasticité est idéale pour les pièces à emboîtement, les charnières robustes et la résilience aux chocs.
• Endurance thermique : Résiste à des températures élevées dépassant 180 °C, permettant des tests de prototypes de pièces dans des conditions opérationnelles réalistes..
• Réactivité à l'humidité : Les nylons standards absorbent rapidement l'humidité, mais les nylons spécialisés comme le Qidi UltraPA ont un taux d'absorption d'humidité nettement inférieur, améliorant ainsi leur stabilité dimensionnelle et leurs propriétés mécaniques.
• Résistance chimique: Possède une résistance modérée aux huiles, graisses, solvants et alcalis pour une fiabilité dans divers environnements réels.
• Performances de liaison de couche les plus élevées : Qidi UltraPA présente une adhérence améliorée des couches, ce qui donne des pièces imprimées plus résistantes que celles fabriquées avec des matériaux traditionnels comme l'ABS et le PLA.

La combinaison équilibrée de résistance, de flexibilité et de manipulation thermique/chimique fait du nylon un choix de matériau polyvalent lorsqu'il s'agit de pièces fonctionnelles résilientes, capables de supporter les contraintes et les impacts dans des applications réelles.

Applications courantes du nylon dans l'impression 3D

Les propriétés équilibrées du nylon en font l’un des plastiques les plus polyvalents pour l’impression 3D de composants fonctionnels réels dans tous les secteurs.

• Prototypes d'ingénierie et modèles conceptuels- Le nylon permet de tester des prototypes dans des environnements réalistes, soumis aux charges, impacts ou conditions thermiques attendus sans rupture prématurée. Cela donne confiance dans la conception avant d'investir dans des moules métalliques.
• Pièces de production finale à faible volume - Pour les composants non critiques tels que les poulies, les engrenages et les poignées, le nylon offre une durabilité similaire au moulage par injection tout en évitant des coûts de moulage élevés. La résistance à la fatigue et à l’usure le rend idéal pour les composants soumis à des mouvements et à des frictions constants.
• Composants robotiques- La flexibilité du nylon permet aux pièces de robot imprimées telles que le châssis, les bras et les supports de résister de manière fiable aux accidents et aux collisions pendant le développement. Cela facilite une itération de conception rapide.
• Intérieur automobile et pièces non critiques- Une excellente résistance au vieillissement thermique convient au nylon pour le remplacement de composants tels que les garnitures intérieures, les conduits et les pièces du système de ventilation qui doivent bien résister à l'exposition au soleil au fil des années de service.

Depuis le prototypage précoce jusqu'aux composants d'utilisation finale, le nylon permet une conception itérative tout en permettant également une utilisation en production lorsque la résistance et la résilience environnementale sont valorisées plutôt que la précision absolue.

Comment se préparer à imprimer avec du nylon

Préparer correctement le filament de nylon, la surface du lit d'impression et votre imprimante déterminera le succès de l'impression. Les étapes clés comprennent :

1. Stockage du filament de nylon

Comme le polymère de nylon absorbe facilement l'humidité de l'air au fil du temps, le filament non utilisé doit être stocké avec soin pour éviter une dégradation prématurée :

• Sceller les bobines dans des sacs ou des bacs hermétiques avec de nombreux sachets déshydratants pour absorber activement l'humidité
• Pour un stockage à long terme s'étendant sur des mois, les sacs sous vide sont la méthode de protection la plus fiable
• Si le filament est exposé à l'air, utilisez-le plus rapidement plutôt que de conserver des bobines dont l'historique est inconnu.
• Pensez à utiliser des boîtes de séchage de filaments commerciales comme le Boîte de séchage de filament Qidi, qui fournit non seulement une étanchéité complète à l'épreuve de la poussière et de l'humidité pour maintenir le filament sec et prolonger sa durée de vie, mais est également compatible avec la plupart des marques de filaments d'impression 3D disponibles sur le marché.

2. Séchage du filament avant l'impression

Filament qui a absorbé l'humidité ambiante provoque une myriade de défauts d'impression allant du suintement/filage aux problèmes cosmétiques et aux propriétés mécaniques gravement affaiblies. Méthodes de séchage efficaces avant l'impression, inclure :

• Séchage au four sur porte-bobine à 50-60C pendant 4-8 heuress basé sur le type de nylon
• Laissez le filament refroidir complètement avant de le charger dans votre imprimante pour éviter les bourrages.

3. Modifications de l'imprimante

Pour gérer correctement les besoins thermiques du nylon et éviter la déformation des pièces, certains ajustements de l'imprimante sont conseillés :

• Installez une hotend entièrement métallique capable de chauffer de manière fiable à 260-280CC températures des buses pour une extrusion propre
• Passez à un lit d'impression chauffé entre 60-100CC pour favoriser l'adhésion de la première couche
• Construisez une enceinte isolée autour de la zone d'impression pour maintenir la température de la chambre avec moins de perturbations du flux d'air.

La combinaison d'un lit chauffé et d'une chambre avec des préparations de surface supplémentaires telles que des colles ou des boues permet une excellente adhérence de la première couche sur laquelle imprimer.

Paramètres d'impression en nylon

La configuration correcte des paramètres d'impression est cruciale pour exploiter les propriétés du matériau du nylon dans des pièces imprimées solides et fonctionnelles. Les recommandations suivantes fournissent des lignes directrices axées sur la qualité et la fiabilité.

1. Températures des buses et du lit

• Buse: 250-320CC empêche les obstructions et améliore la liaison des couches. La température optimale dépend de la vitesse d'impression.
• Lit: 80-110CC favorise l’adhésion. Liaison de nylons standard dans la plage inférieure. Les additifs nécessitent des températures plus chaudes à l'approche 100CC.

2. Vitesse d'impression

• Réduisez la vitesse de déplacement à 40-60 mm/s pour une précision et une apparence optimales. Un refroidissement plus rapide peut provoquer des déformations.
• Des vitesses d'impression plus lentes, d'environ 40 mm/s, améliorent considérablement la force d'adhésion entre les couches.

3. Hauteur de la couche

• 1-0,2 mm pour la plus haute résolution avec des nylons standards
• Les mélanges renforcés de carbone et de verre peuvent imprimer de manière fiable à des hauteurs de couche de 0,3 mm.

4. Méthodes d’adhésion au lit

En plus d'un lit chauffant, d'autres aides peuvent améliorer l'adhérence de la première couche :

• Les feuilles PEI légèrement poncées fonctionnent bien pour le collage du nylon
• Colle PVA/bois diluée appliquée en fine couche sur la surface d'impression
• Filament ABS dissous dans de l'acétone puis appliqué sur le lit

5. Température du boîtier

• Maintenir 60-65CC température intérieure pour une variation de refroidissement minimale
• Utilisez un thermocouple pour surveiller activement la température de la chambre
• Les panneaux isolants empêchent les fluctuations drastiques de la température de l'air

6. Prévenir les déformations et le délaminage

Un refroidissement progressif et constant est essentiel pour minimiser les défauts :

• Laissez le boîtier refroidir lentement à température ambiante avant de l'ouvrir.
• Évitez de diriger les ventilateurs de refroidissement sur les couches lors des passes initiales
• Pensez à recuire dans un four temporaire après avoir retiré l'impression

L'optimisation de ces paramètres d'impression nécessite plus d'attention que la routine PLA ou ABS emplois, constitue cependant la base pour transformer la résistance impressionnante et le comportement thermique du nylon en composants durables. Lorsqu'il est correctement sélectionné, le nylon offre un bond en avant dans la cohérence et la fiabilité des pièces imprimées, ce qui vaut bien l'effort de configuration accru.

Impressions en nylon post-traitement

Alors que les impressions en nylon impressionnent immédiatement après l'impression, un post-traitement supplémentaire peut améliorer l'esthétique, les propriétés et la qualité perçue. Utilisez ces techniques selon les besoins de votre application.

1. Refroidissement et retrait du lit d'impression

Laissez les impressions refroidir à 60 °C ou moins avant de les retirer. La prudence est de mise car la chaleur résiduelle peut rendre les pièces plus sujettes à la fissuration si elles sont manipulées brutalement..

2. Suppression du support

Les tondeuses fonctionnent pour supprimer les structures de support plus faciles. Les supports PVA solubles fonctionnent également efficacement avec le nylon.

3. Ponçage et lissage des surfaces

Le nylon répond bien au lissage à la vapeur ou au ponçage/poli pour un aspect brillant rivalisant avec les pièces moulées par injection.

4. Peindre ou teindre des impressions en nylon

Sans additifs, les nylons ont tendance à bien absorber la peinture et la teinture s'ils sont correctement lavés et préparés au préalable. Les apprêts augmentent également l'adhérence de la peinture.

5. Lissage au solvant chimique

Bains chimiques en solution D-Limonène lisser bien la surface d'impression, cependant, le nylon se dissout beaucoup plus lentement que d'autres matériaux comme l'ABS, des temps d'exposition plus longs sont donc nécessaires. Des précautions de sécurité appropriées sont obligatoires.

Le post-traitement offre une autre possibilité de personnaliser les impressions en nylon afin d'atteindre votre apparence idéale et vos objectifs de performances. Profitez de la malléabilité du nylon en matière de techniques de finition.

Dépannage des problèmes courants liés à l'impression 3D en nylon

Suivez ces conseils pour résoudre les problèmes courants d’impression sur nylon :

• Échecs de déformation et d’adhérence au lit : Augmentez la température du lit chauffé, ralentissez la vitesse d'impression et essayez des aides à l'adhérence supplémentaires comme des colles ou des boues. Enfermez l’imprimante pour éviter les courants d’air de refroidissement. De plus, pour résoudre spécifiquement le problème du gauchissement, de nombreuses marques d'imprimantes 3D avancées comme QIDI TECH ont adopté systèmes de chauffage à chambre active.
• Suintant et cordage : Réduisez les distances de rétraction à 4-6 mm et les temps de couche minimum à 10-15 secondes pour contrer les problèmes de suintement. Vérifiez que le filament est complètement sec.
• Problèmes liés à l'humidité : Séchez à nouveau le filament et conservez-le scellé avec un déshydratant lorsque vous n'imprimez pas. Utilisez un sèche-filament si l’humidité ambiante est constamment élevée. Envisagez un mélange de filaments plus résistant à l'humidité.
• Fluctuations de température : PID tune hotends après les mises à niveau. Vérifiez que les thermocouples sont fermement en contact avec les hotends. Améliorez l’isolation du boîtier si les températures changent.
• Pannes mécaniques : Augmentez la densité de remplissage ou utilisez un composite de nylon renforcé de carbone et de verre pour plus de résistance. Optimisez l’orientation des pièces sur le banc pour répartir les forces plus intelligemment.

Suivez toutes les directives d'utilisation pertinentes, y compris les exigences de ventilation et les procédures de manipulation des déchets.

Dernières pensées

La solidité, la flexibilité, la résistance à la chaleur et la finition de surface impressionnantes du nylon permettent l'impression 3D de pièces durables et réelles rivalisant avec le moulage par injection. Cependant, le contrôle de l'humidité, les mises à niveau de l'imprimante, les paramètres d'impression optimisés et les techniques de post-traitement sont des conditions préalables pour tirer parti de ces avantages. Lorsque des protocoles méticuleux sont suivis, les utilisateurs de tous les secteurs peuvent exploiter le potentiel du nylon pour créer des prototypes fonctionnels durables, des composants robotiques et des pièces de production finales soumises à une usure mécanique. À mesure que les formulations de matériaux et les capacités des imprimantes progressent, l'accessibilité et l'impact du nylon continueront d'augmenter dans l'ensemble du secteur manufacturier.

En savoir plus

• Nouveaux filaments QIDI
• Guide des matériaux d'impression 3D : innovez dans votre fabrication
• Impression 3D FDM : comment ça marche, applications et avenir