Руководство по 3D -печати с нейлоном

Нейлоновая нить позволяет изготавливать долговечные детали, напечатанные на 3D-принтере, благодаря прочности, гибкости, термостойкости и ударопрочности, превосходящим традиционные пластики. Однако использование этих свойств предъявляет особые требования — от модернизации принтеров до надлежащего хранения и обработки. Правильное использование этих факторов открывает доступ к универсальному термопластику, позволяя опытным пользователям создавать функциональные прототипы, компоненты роботов и конечные детали, не уступающие по качеству литью под давлением. В этом руководстве рассматриваются свойства, области применения, подготовка, оптимальные настройки печати и советы по устранению неполадок для успешной печати с использованием нейлона.

Что такое нейлон для 3D-печати?

Нейлон относится к семейству прочных термопластичных материалов на основе полиамида. Хорошо подходит для печати прочных деталей, способных выдерживать длительные механические нагрузки. Нейлон обладает более высокой прочностью, термостойкостью и гибкостью по сравнению с широко используемыми для 3D-печати пластиками, такими как ABS и PLA.

Существует два основных типа нейлоновых нитей:

• Нейлон 6 (полиамид 6 или ПА6): Самый популярный вариант, изготовленный из цепи из 6 атомов углерода, полимеризованной с аминокислотами. Известен своей доступной ценой и способностью обеспечивать сбалансированный набор механических свойств.
• Нейлон 12 (полиамид 12 или ПА12): Обеспечивает еще большую гибкость и ударопрочность благодаря более длинным цепям из 12 атомов углерода на полимер.

Нейлоновые нити также может быть армирован другими материалами для улучшения свойств:

• Нейлон, армированный углеродным волокном:Обеспечивает существенное увеличение жесткости, упругости и прочности на разрыв за счет большей хрупкости.
• Нейлон, армированный стекловолокном:Также значительно повышает прочность, сохраняя при этом большую часть свойственной чистому нейлону пластичности и изгибающих свойств.

Основные свойства нейлона для 3D-печати

Нейлон отличается от обычных пластиков для 3D-печати благодаря:

• Превосходная долговечность: Отличная прочность на разрыв и сопротивление удлинению, выдерживающие механический износ с течением времени без растрескивания и деформации.
• Врожденная гибкость: Эластичность отлично подходит для деталей с защелкивающимся креплением, прочных шарниров и ударопрочности.
• Термическая стойкость: Выдерживает высокие температуры свыше 180°C, что позволяет проводить испытания прототипов деталей в реалистичных условиях эксплуатации.
• Реакция на влагу: Стандартные нейлоны быстро впитывают влагу, но специализированные нейлоны, такие как Qidi UltraPA, имеют значительно более низкую скорость впитывания влаги, что повышает их размерную стабильность и механические свойства.
• Химическая стойкость: Обладает умеренной устойчивостью к маслам, смазкам, растворителям и щелочам, что обеспечивает надежность в различных реальных условиях.
• Самая высокая прочность склеивания слоев: Qidi UltraPA обладает улучшенной адгезией слоев, что обеспечивает получение более прочных отпечатанных деталей по сравнению с деталями, изготовленными из традиционных материалов, таких как ABS и PLA.

Сбалансированное сочетание прочности, гибкости, а также термической/химической устойчивости делает нейлон универсальным материалом для создания прочных функциональных деталей, способных выдерживать нагрузки и удары в реальных условиях эксплуатации.

Распространенные применения нейлона в 3D-печати

Сбалансированные свойства нейлона делают его одним из самых универсальных пластиков для 3D-печати реальных функциональных компонентов в различных отраслях промышленности.

• Инженерные прототипы и концептуальные модели- Нейлон позволяет испытывать прототипы в реалистичных условиях, подвергая их ожидаемым нагрузкам, ударам или термическим воздействиям без преждевременной поломки.Это обеспечивает уверенность в конструкции перед вложением средств в металлические формы.
• Детали для конечного производства в малых объемах - Для некритичных компонентов, таких как шкивы, шестерни и ручки, нейлон обеспечивает прочность, сравнимую с прочностью литья под давлением, при этом снижая затраты на пресс-формы. Сопротивление усталости и износу делает его идеальным для деталей, подверженных постоянному движению и трению.
• Компоненты робототехники- Гибкость нейлона позволяет напечатанным деталям робота, таким как шасси, руки и крепления, надёжно выдерживать падения и столкновения в процессе разработки. Это способствует быстрой итерации проекта.
• Интерьер автомобиля и некритичные детали- Отличная стойкость к тепловому старению делает нейлон подходящим для замены таких компонентов, как детали внутренней отделки, воздуховоды и детали вентиляционных систем, которые должны выдерживать воздействие солнца в течение многих лет эксплуатации.

От создания ранних прототипов до выпуска конечных компонентов нейлон позволяет осуществлять итеративное проектирование, а также использовать его в производстве, когда прочность и устойчивость к воздействию окружающей среды ценятся выше абсолютной точности.

Как подготовиться к печати на нейлоне

Правильная подготовка нейлоновой нити, поверхности печатной платформы и самого принтера — залог успеха и избавления от головной боли при печати. ​​Ключевые этапы включают:

1. Хранение нейлоновой нити

Поскольку нейлоновый полимер со временем легко впитывает влагу из воздухаНеиспользованную нить следует хранить с осторожностью, чтобы предотвратить преждевременную деградацию:

• Упакуйте катушки в герметичные пакеты или контейнеры. с большим количеством осушающих пакетов для активного поглощения влаги
• Для длительного хранения, охватывающего месяцы, Вакуумные пакеты — самый надежный метод защиты
• Если нить подверглась воздействию воздуха, используйте ее быстрее, чем сохранять катушки с неизвестной историей.
• Рассмотрите возможность использования коммерческих сушилок для нитей такие как Сушильная камера для нитей Qidi, которая не только обеспечивает полную пыле- и влагонепроницаемую герметизацию, сохраняя нить сухой и продлевая срок ее службы, но и совместима с большинством марок нитей для 3D-печати, доступных на рынке.

2. Сушка нити перед печатью

Нить накала впитавшая влагу из окружающей среды, вызывает множество дефектов печати: от просачивания и образования нитей до косметических проблем и значительного ухудшения механических свойств. Эффективные методы сушки перед печатью включить:

• Сушка в духовке на держателе катушки 50-60°C в течение 4-8 часов на основе нейлонового типа
• Дайте нити полностью остыть перед загрузкой в ​​принтер, чтобы избежать замятий.

3. Модификации принтера

Чтобы должным образом удовлетворить тепловые потребности нейлона и предотвратить деформацию деталей, рекомендуется выполнить некоторые настройки принтера:

• Установите цельнометаллический нагревательный элемент, способный надежно нагревать 260-280°С температуры сопла для чистой экструзии
• Переходите на подогреваемую платформу для печати 60-100°С для поддержки адгезии первого слоя
• Создайте изолированное ограждение вокруг зоны печати, чтобы поддерживать температуру в камере и минимизировать нарушение циркуляции воздуха.

Сочетание подогреваемой платформы и камеры с дополнительной подготовкой поверхности, такой как нанесение клея или суспензии, обеспечивает превосходное прилипание первого слоя к отпечатку.

Настройки печати на нейлоне

Правильная настройка параметров печати имеет решающее значение для использования свойств материала нейлон и создания прочных и функциональных печатных деталей. Следующие рекомендации содержат указания, ориентированные на качество и надежность.

1.Температуры сопла и слоя

• Насадка: 250-320°С Предотвращает засорение и улучшает сцепление слоёв. Оптимальная температура зависит от скорости печати.
• Кровать: 80-110°С Поддерживает адгезию. Стандартные нейлоны склеиваются при более низких температурах. Добавки требуют более высоких температур, приближающихся к 100°С.

2. Скорость печати

• Для достижения максимальной точности и качества изображения уменьшите скорость перемещения до 40–60 мм/с. Более быстрое охлаждение может привести к короблению.
• Более низкая скорость печати около 40 мм/с значительно улучшает прочность межслоевого сцепления.

3. Высота слоя

• 1-0,2 мм для наивысшего разрешения со стандартными нейлоновыми чулок
• Смеси, армированные углеродом и стеклом, позволяют надежно печатать при высоте слоя 0,3 мм.

4. Методы адгезии к слою

Наряду с подогревом слоя, для улучшения прилипания первого слоя можно использовать и другие вспомогательные средства:

• Слегка отшлифованные листы ПЭИ хорошо подходят для приклеивания нейлона.
• Разбавленный клей ПВА/клей для дерева наносится тонким слоем на поверхность печати.
• ABS-волокно растворяют в ацетоне, а затем наносят на платформу.

5. Температура в корпусе

• Поддерживать 60-65°С внутренняя температура для минимального изменения охлаждения
• Используйте термопару для активного контроля температуры в камере.
• Теплоизоляционные панели предотвращают резкие колебания температуры воздуха

6. Предотвращение деформаций и расслоения

Постепенное и постоянное охлаждение имеет решающее значение для минимизации дефектов:

• Дайте контейнеру медленно остыть до комнатной температуры перед тем, как открыть.
• Избегайте направления охлаждающих вентиляторов на слои во время начальных проходов.
• Рассмотрите возможность отжига в термошкафу после удаления отпечатка.

Оптимизация этих настроек печати требует больше внимания, чем обычная рутина PLA или ABS Однако именно он формирует основу для преобразования впечатляющей прочности и термостойкости нейлона в долговечные компоненты. При правильном подборе нейлон обеспечивает значительное повышение стабильности и надежности печати, что оправдывает дополнительные усилия по настройке.

Постобработка нейлоновых отпечатков

Хотя нейлоновые отпечатки производят впечатление сразу после печати, дополнительная постобработка может улучшить эстетику, свойства и восприятие качества. Используйте эти методы по мере необходимости в вашем случае.

1. Охлаждение и извлечение из печатной платформы

Дайте отпечаткам остыть до 60°C или ниже, прежде чем извлекать их. Будьте осторожны, так как остаточное тепло может сделать детали более склонными к растрескиванию при неосторожном обращении.

2. Удаление поддержки

Кусачки подходят для удаления лёгких опорных структур. Растворимые опоры из ПВА также эффективно работают с нейлоном.

3. Шлифовка и выравнивание поверхностей

Нейлон хорошо поддается паровой обработке, шлифовке/полировке, приобретая глянцевый вид, сравнимый с деталями, полученными литьем под давлением.

4. Покраска или окрашивание нейлоновых принтов

Нейлоны без добавок, как правило, хорошо впитывают краску и красители, если их предварительно правильно вымыть и подготовить. Грунтовки также улучшают адгезию краски.

5. Химическое сглаживание растворителем

Химические ванны в растворе D-лимонена хорошо разгладить поверхность печати, Однако нейлон растворяется гораздо медленнее, чем другие материалы, такие как АБС-пластик, поэтому требуется более длительное время воздействия. Соблюдение мер безопасности обязательно.

Постобработка — ещё один способ персонализировать нейлоновые принты, чтобы добиться идеального внешнего вида и характеристик. Воспользуйтесь пластичностью нейлона при выборе финишной обработки.

Устранение распространенных проблем при 3D-печати нейлоном

Следуйте этим советам, чтобы решить распространенные проблемы с печатью на нейлоне:

• Деформация и нарушение сцепления с основанием: Увеличьте температуру нагреваемой платформы, уменьшите скорость печати и попробуйте использовать дополнительные средства для улучшения адгезии, такие как клеи или суспензии. Накройте принтер, чтобы предотвратить сквозняки. Кроме того, для решения проблемы деформации многие передовые бренды 3D-принтеров, такие как QIDI TECH, используют активные системы отопления камер.
• Выделение и натяжение: Уменьшите расстояние отвода до 4–6 мм и минимальное время нанесения слоя до 10–15 секунд, чтобы предотвратить просачивание. Убедитесь, что нить полностью высохла.
• Проблемы, связанные с влажностью: Повторно просушите филамент и храните его в герметично закрытой упаковке с осушителем, когда не печатаете. Используйте сушилку для филамента, если влажность воздуха постоянно высокая. Рассмотрите вариант с более влагостойкой смесью филамента.
• Колебания температуры: Настройка ПИД-регулятора хотэндов после обновления. Убедитесь, что термопары надёжно контактируют с хотэндами. Улучшите изоляцию корпуса при изменении температуры.
• Механические неисправности: Увеличьте плотность заполнения или используйте композитный материал из углеродного волокна и армированного стекловолокном нейлона для повышения прочности. Оптимизируйте ориентацию детали на столе для более эффективного распределения усилий.

Соблюдайте все соответствующие правила эксплуатации, включая требования к вентиляции и процедуры обращения с отходами.

Заключительные мысли

Впечатляющая прочность, гибкость, термостойкость и качество поверхности нейлона позволяют производить на 3D-принтере долговечные реальные детали, не уступающие по качеству литью под давлением. Однако контроль влажности, модернизация принтеров, точная настройка печати и методы постобработки являются необходимыми условиями для использования этих преимуществ. При строгом соблюдении протоколов пользователи из разных отраслей смогут использовать потенциал нейлона для создания долговечных функциональных прототипов, компонентов робототехники и готовых изделий, подверженных механическому износу. По мере совершенствования рецептур материалов и возможностей принтеров доступность нейлона и его влияние на производство будут продолжать расти.

Читать далее

• Новые нити QIDI
• Руководство по материалам для 3D-печати: инновационное производство
• FDM 3D-печать: как это работает, применение и будущее