Nylon 3D-printen:alles wat u moet weten

Nylon, ook wel polyamide genoemd, is een van de meest populaire en veelzijdige 3D-printmaterialen op de markt. Een synthetisch polymeer, nylon is slijtvast, taai en heeft een grotere sterkte en duurzaamheid dan zowel ABS- als PLA-thermoplasten. Deze eigenschappen maken nylon een ideale keuze voor een breed scala aan 3D-printtoepassingen.

De tutorial van vandaag zal de voordelen van nylon 3D-printen bekijken, evenals mogelijke toepassingen. We zullen ook onderzoeken welke 3D-printtechnologieën het beste werken met nylon en tips geven over hoe je geweldige printresultaten kunt behalen met nylonfilamenten.

  Waarom 3D printen met nylon?

• Ideaal voor prototypes en functionele onderdelen zoals tandwielen en gereedschappen. Nylon kan worden versterkt met koolstofvezel of glasvezel, wat resulteert in lichtgewicht onderdelen met uitstekende mechanische eigenschappen. Vergeleken met ABS is nylon echter niet bijzonder stijf. Dus als uw onderdeel stijfheid vereist, moet u overwegen uw onderdeel te versterken met extra materiaal.
  
  
• Nylon biedt een geweldige verhouding tussen stijfheid en flexibiliteit. Dit betekent dat uw onderdeel flexibel is wanneer het wordt bedrukt met dunne wanden, en stijf wanneer het wordt bedrukt met dikkere wanden. Dit leent zich goed voor het produceren van componenten zoals levende scharnieren met stijve delen en flexibele verbindingen.
  
  
• Omdat onderdelen die zijn bedrukt met nylon doorgaans een goede oppervlakteafwerking hebben, is er minder nabewerking nodig.
  
  
• Gecombineerd met poederbedtechnologieën zoals SLS en Multi Jet Fusion, kan 3D-printen met nylon worden gebruikt om bewegende en in elkaar grijpende onderdelen te creëren. Dit elimineert de noodzaak om afzonderlijk geprinte componenten samen te stellen en maakt het mogelijk om zeer complexe objecten sneller te produceren.

• Omdat nylon hydroscopisch is, wat betekent dat het vloeistoffen absorbeert, kunnen onderdelen na productie gemakkelijk in een verfbad worden gekleurd.

Welke technologie kiezen?

Op nylon en polyamide gebaseerde composieten werken het beste met poederbed 3D-printtechnologieën zoals Selective Laser Sintering (SLS) en Multi Jet Fusion (MJF), en er zijn veel verschillende soorten op de markt verkrijgbaar. Nylon materialen kunnen ook in de vorm van filamenten voor FDM 3D-printers komen. Vanwege hoge afdruktemperaturen en kromtrekken kan het echter moeilijker zijn om nylonfilamenten te gebruiken met FDM.

SLS

Nylonpoeders worden veel gebruikt in het SLS-drukproces, waarbij Polyamide 11 (PA11) en Polyamide 12 (PA12) de twee meest gebruikte polyamiden zijn. PA11 heeft een grote UV- en slagvastheid, terwijl PA12 meer sterkte en stijfheid biedt. Er is ook een breed scala aan composieten zoals glas, koolstofvezel en met aluminium versterkte polyamiden, die nog betere mechanische eigenschappen bieden. Momenteel is SLS de meest betrouwbare technologie voor 3D-printen met nylon, hoewel de Multi Jet Fusion-technologie een hogere snelheid en een betere maatnauwkeurigheid biedt.

Multi Jet Fusion

HP's Multi Jet Fusion-technologie ondersteunt een reeks nylon 3D-printmaterialen, namelijk PA11, PA12 en HP 3D High Reusability PA 12-glasparels (40% met glasparels gevuld polyamidemateriaal). Nylonpoeders voor MJF zijn zeer herbruikbaar, omdat overtollig poeder (tot 70%) kan worden gerecycled en opnieuw in het drukproces kan worden opgenomen zonder de mechanische eigenschappen van uw onderdeel in gevaar te brengen.

Fused Deposition Modelling

Hoewel FDM kan worden gebruikt voor nylon 3D-printen, vereist nylon printtemperaturen die hoger zijn dan veel FDM-extruders aankunnen. In vergelijking met SLS en MJF worden nylonfilamenten voor FDM niet zo veel gebruikt voor industriële toepassingen, maar er zijn niettemin verschillende FDM 3D-printers op de markt die zijn geoptimaliseerd voor dit gebruik. Markforged biedt bijvoorbeeld zijn eigen Onyx-materiaal aan. Onyx, een nylon en microkoolstofvezelcomposiet, produceert sterke, hittebestendige onderdelen die geschikt zijn voor eindgebruik en zou 1,4 keer sterker en stijver zijn dan ABS-onderdelen.

Tips voor 3D-printen met nylon

Voor FDM :

• Omdat nylon vocht absorbeert, kunnen vochtige nylonfilamenten leiden tot ongewenste resultaten zoals slechte laaghechting en oppervlakteruwheid. Daarom is het van cruciaal belang om nylonfilamenten in droge, luchtdichte containers op te slaan en ervoor te zorgen dat het materiaal droog is voordat u gaat printen. Het is ook een goede gewoonte om nylon filament vier tot zes uur in een oven te drogen op 70°C tot 80°C.
• Met een gemiddelde afdruktemperatuur voor nylonfilamenten van 240 graden en hoger, zijn sommige FDM 3D-printers mogelijk niet geschikt voor zulke hoge temperaturen. Het is daarom raadzaam om de maximale temperatuur van de extruder op uw FDM-printer te controleren voordat u nylonfilamenten gebruikt.
• Omdat nylon vatbaar is voor kromtrekken, wordt het ten zeerste aanbevolen om het printplatform voor te verwarmen om dit te voorkomen.

Voor SLS en MJF:

• Voor SLS- en MJF 3D-printen hebben uw nylon onderdelen een wanddikte van minimaal 1 mm nodig. Zorg er bij het ontwerpen van levende scharnieren voor dat de minimale wanddikte 0,3 mm en 0,5 mm is voor respectievelijk SLS en MJF.
• Het wordt ten zeerste aanbevolen om geen grote en platte onderdelen te ontwerpen bij het werken met nylon in poederbedprocessen vanwege de grote kans op kromtrekken.
• Omdat nylon bewegende en in elkaar grijpende onderdelen mogelijk maakt, is het van cruciaal belang om ervoor te zorgen dat de afstand tussen de onderdelen die samen worden afgedrukt ten minste 0,5 mm is.
• Het is raadzaam om nylonpoeder dat in uw onderdeel zit te verwijderen, vooral voor onderdelen met wanden die dikker zijn dan 20 mm. Om materiaal te besparen en vervormingen te voorkomen, moet u ervoor zorgen dat er ten minste twee ontsnappingsgaten in het ontwerp zijn verwerkt om het poeder na het afdrukken gemakkelijk te verwijderen.

Toepassingen voor nylon 3D-printen

Nylon is de perfecte keuze voor verschillende toepassingen, waaronder repetitieve klikpassingen, levende scharnieren en tandwielen. Zowel de lucht- en ruimtevaart- als de auto-industrie hebben de flexibiliteit van nylon omarmd om op maat gemaakte gereedschappen, mallen en armaturen te produceren, evenals prototypes voor binnenpanelen, luchtinlaatcomponenten voor lage temperaturen en antenneafdekkingen. Nylon onderdelen zijn ook te vinden in vliegtuigen:het Amerikaanse bedrijf Metro Aerospace heeft bijvoorbeeld onlangs 3D-geprinte met glas gevulde nylon microvanes ontworpen om de luchtweerstand te verminderen. Door dit 3D-printproces heeft Metro Aerospace de consistentie van zijn vluchtcomponenten kunnen waarborgen, waardoor het gemakkelijker wordt om de FAA-goedkeuring te behalen.

In de medische sector kan nylon worden gebruikt voor prototyping en het maken van educatieve anatomische modellen, naast het produceren van medische onderdelen voor eindgebruik. Ultramid Polymide van BASF is onlangs gebruikt om op maat gemaakte 3D-geprinte prothesekokers te produceren. Het met koolstofvezel versterkte polyamide zorgde ervoor dat de prothese sterk en lichtgewicht bleef.

Niet alleen in industriële sectoren wordt nylon 3D-printen gebruikt. De consumptiegoederenindustrie maakt snel gebruik van 3D-printen en maakt ook goed gebruik van nylon. Van telefoonhoesjes tot aanpasbare brillen, nylon biedt een flexibele keuze voor een groot aantal toepassingen. Een recent geval zijn de 3D-geprinte mascaraborstels van Chanel, gemaakt met polyamidepoeder, met behulp van SLS-technologie.

Samenvattend

Nylon 3D-printen biedt een breed scala aan voordelen voor industriële ontwerpers en ingenieurs, door onderdelen te creëren met goede mechanische eigenschappen die geschikt zijn voor zowel functionele prototyping als eindgebruik. Hoewel SLS momenteel de meest gebruikte technologie is om nylon onderdelen te printen, materiële vooruitgang betekent dat andere technologieën hun achterstand snel inlopen. Door bijvoorbeeld samenwerking aan te moedigen, wil HP's Open Platform de acceptatie van nylon 3D-printen met MJF-technologie stimuleren. Aan de FDM-kant worden ook de nylonfilamenten die geschikt zijn voor de technologie voortdurend verbeterd.