Casestudy: Nylon AF80 – 3D-printen revolutioneert geologischesensorontwerp

Traditioneel is additieve productie gebruikt in sectoren als automotive, onderwijs of architectuur, onder anderen. Dit project werd echter ontwikkeld binnen het kader van geologie.

Tomas Feřtek, onderzoekingenieur bij het Instituut voor Geologie, heeft 3D-printen gebruikt om mechanische sensorbeugels, sensorlichamen en motoren voor hoge-drukkamers te produceren.

De noodzaak om te testen nieuwe sensoren, ontwerpen te optimaliseren en te wijzigen, leidde tot additieve productie. 3D-printen versnelt de productie, wat onafhankelijk gedaan wordt (zonder afhankelijk te zijn van een extern bedrijf) en productiekosten verlaagt vergeleken met onderdelen geproduceerd met een CNC-freesmachine.
Eén van de onderdelen die ze moesten produceren, moest dienen als druksensor. Voor deze toepassing was het belangrijk om een slijtvast en chemisch bestendig materiaal te gebruiken.

Bij het bekijken van de kenmerken van de verschillende technische filamenten die op de markt te vinden zijn, vonden ze er een die aan alle eisen voldood voor de fabricage van het desbetreffende onderdeel, dus werd het gekozen voor deze toepassing: de Nylon AF80 Aramide filament geproduceerd door Fillamentum.

Nylon AF80 Aramide filament is een materiaal geschapen voor 3D FDM-printen gemaakt van aramidevezels en een mengsel van polyamiden. AF80 nylon is een zelfsmerend materiaal met tribologische eigenschappen: Onderdelen gemaakt van dit materiaal zijn bijzonder glad, terwijl aramide een robuuste synthetische vezel is bestendig tegen impact, slijtage, organische oplosmiddelen en hitte.

De versterking van de aramidevezels samen met de eigenschappen van het AF80 nylon geven het Nylon AF80 Aramide filament de volgende eigenschappen:

• Tribologische eigenschappen
• Grote trekkracht
• Hoge hittebestendigheid
• Impactweerstand

Deze eigenschappen waren zeer nuttig in het project van het Instituut voor Geologie van de Tsjechische Academie van Wetenschappen, wat een van de eerste instellingen is die dit filament getest heeft.
Bij het printen met het Nylon AF80 Aramide filament heeft Tomas Feřtek dezelfde printconfiguratie gebruikt die hij gebruikt voor printen op ABS, alleen de temperatuur van het verwarmde bed wijzigend (bedragende 140º C). Tomas Feřtek heeft aangegeven dat printen met het Nylon AF80 Aramide filament alle zijn verwachtingen en die van het Instituut voor Geologie vervulde.

Onder andere kenmerken hebben ze de goede adhesie tussen lagen of de matte afwerking van het onderdeel, erg aantrekkelijk op esthetisch niveau, benadrukt. Als printtips hebben ze aanbevolen om dit materiaal te printen op een professionele 3D-printer, bij voorkeur met een verwarmde kamer; evenals het gebruik van een geschikte lijm voor polyamide zoals Magigoo PA. De afkoeling van het onderdeel moet langzaam zijn om het opduiken van problemen als warping te voorkomen.

Het gebruik van additieve productie als productietechniek of voor prototyping is een grote vooruitgang voor kleine en middelgrote bedrijven en instellingen, bereikend:

• Onafhankelijkheid
• Directheid
• Kostenreductie

Dankzij 3D-printen hoeven deze bedrijven productie- of prototypingdiensten niet uit te besteden. Zo kunnen ze testen, verbeteringen en wijzigingen aan de ontwerpen doorvoeren tot ze het eindonderdeel bereiken. Door niet afhankelijk te zijn van andere bedrijven, worden productietijden verkort, en daardoor de kosten geassocieerd met het productie- of prototypingproces geminimaliseerd.