Nylon 3D-Print Filament: Materialen, Eigenschappen & Praktische Toepassingen

Er zijn ongeveer 50 verschillende typen nylon, maar niet allemaal zijn geschikt voor 3D-printen – het was oorspronkelijk ontworpen als textielvezel. Wallace H. Carothers, onderzoeker bij DuPont, ontdekte het in 1935 toen hij probeerde de eerste volledig synthetische vezel te maken. Sindsdien heeft nylon veel doeleinden gediend, van nylonkousen tot high-performance onderdelen in bouw, automotive en zelfs luchtvaart. Laten we er meer over leren.

Wat Is Nylon 3D-Printen?

Nylons zijn een familie van semicristallijn thermoplastische polyamiden met gelijkaardige samenstelling. Het wordt gemaakt via een proces genaamd condensatiepolymerisatie, waarbij twee verschillende monomere startmaterialen – een diamine en een diacid – met elkaar reageren om het polymer te vormen, met een bijproduct als water of HCl. Maar elk type nylon heeft een iets andere productiemethode. Nylon 6,6 als voorbeeld: dit wordt gemaakt via een condensatiereactie tussen twee gangbare grondstoffen, hexamethylenediamine en adipinezuur. Een alternatieve methode is ring-opening polymerisatie, die caprolactam als feedstock gebruikt om Nylon 6 te produceren. U vindt meer details over de verschillende nylons en hun productie hieronder.

Nylon wordt al meer dan twee decennia in 3D-printen gebruikt; in filamentvorm wordt het gebruikt met fused deposition modeling (FDM) printers, en als poeder is het geschikt voor selective laser sintering (SLS) en multi jet fusion (MJF) processen. De onderstaande afbeelding toont een onderdeel gemaakt op een 3D-printer met nylon filament.

U heeft misschien gehoord dat nylon een moeilijk materiaal is om mee te werken, en dat is geen leugen. Het probleem met nylon is dat het hygroskoop is, wat betekent dat het vocht uit de lucht absorbeert. Dit maakt het gevoelig voor vervorming (warping), slechte laaghechting en inconsistente printkwaliteit als het niet goed gedroogd is vóór het printen.

Het goede nieuws is dat de toevoeging van glas- en koolstofvezels de meeste van deze problemen oplost, terwijl tegelijkertijd de mechanische eigenschappen verbeteren. Nylon koolstofvezel filament wordt gemaakt door korte koolstofvezelstrengen in nylon te mengen voordat het in een filament geëxtrudeerd wordt. Deze vezels stabiliseren het materiaal en voorkomen vervorming tijdens het printen. Het nog betere nieuws is dat tot 25% van het filamentvolume een van deze vullers kan zijn. Gecombineerd met de juiste vuller en printerinstellingen kan nylon gebruikt worden om sterke, langdurige en functionele onderdelen te maken voor zware toepassingen.

Voordelen

• Flexibel
• Zucht
• Slijtvaste
• Bestendig tegen alkaliën, oliën, brandstof en organische oplosmiddelen
• Betere impactsweerstand dan andere engineering thermoplasten (bijv. PETG of ABS)
• Meer UV-bestendig dan PLA of ABS (nog meer met UV-stabilisatoren)
• Recycleerbaar

Nadelen

• Neigt tot vervorming tijdens printen en lost van printbed
• Is hygroskoop, absorbeert gemakkelijk vocht voor en na printen – kan leiden tot defecten
• Niet zo sterk als andere filamenten, zoals PETG of ABS
• Niet biologisch afbreekbaar
• Niet bestendig tegen halogenen anorganische zuren

Toepassingen

• Riemschijven (pulley sheaves)
• Tandwielen
• Befestigingselementen (fasteners)
• Kabel- en kabelbinders (zip ties)
• Kunststof kliksluitingen
• In droge, buitensomstandigheden

Wat Is De Samenstelling Van Nylon Filament?

Nylons zijn een familie van semicristallijn thermoplastische polyamiden met gelijkaardige samenstelling. Nylon wordt doorgaans gesynthetiseerd via een proces bekend als condensatiepolymerisatie. Tijdens dit proces reageren twee verschillende monomere startmaterialen, een diamine en een diacid, met elkaar om het polymer en een bijproductmolecuul zoals water of HCl te vormen. Bijvoorbeeld, Nylon 66 wordt gemaakt door condensatiereactie van twee gangbare grondstoffen, hexamethylenediamine en adipinezuur. Een alternatieve verwerkingsmethode, ring-opening polymerisatie, gebruikt caprolactam als feedstock om Nylon 6 te produceren.

Nylon wordt vaak gecombineerd met koolstof- en glasvezel om de mechanische en thermische eigenschappen te verbeteren. Tot 25% van het filamentvolume kan een van deze vullers zijn.

Wat Zijn De Eigenschappen Van Nylon Filament?

Hieronder staan enkele veelvoorkomende eigenschappen van nylon 3D-printfilament:

1. Nylon heeft uitstekende flexibiliteit en zachtheid en kan gebruikt worden in toepassingen die blootgesteld zijn aan zware belastingcondities.
2. Nylon heeft goede slijtvastheid en wordt vaak gebruikt voor riemschijven.
3. Nylon heeft uitstekende bestendigheid tegen oliën, brandstof en organische oplosmiddelen.
4. Nylon heeft uitstekende impactsweerstand vergeleken met gangbare engineering kunststoffen zoals ABS.

Vergelijking Van Nylon Filament Eigenschappen

Maar hoe staapt nylon tegen andere populaire 3D-printfilamenten, zoals ABS, PETG en PP? We hebben alle belangrijke details in de onderstaande tabel gezet (Nylon 6 weer opgenomen voor referentie).

Wat Zijn De Beperkingen Van 3D-Printen Met Nylon?

Printen met nylon heeft enkele nadelen, zoals hieronder vermeld:

1. Nylon neigt tot vervorming tijdens het printen en kan loslaten van het printbed.
2. Nylon absorbeert gemakkelijk vocht zowel voor als na het printen. Vochtabsorptie door het filamentmateriaal resulteert vaak in defecten in het geprint onderdeel.
3. Nylon is niet zo sterk als andere printbare materialen zoals PETG en ABS.

Enkele voordelen van nylon 3D-printfilament:

1. Nylon heeft uitstekende slijtvastheid en is ideaal voor riemschijven en tandwielen.
2. Nylon heeft uitstekende impactsweerstand vergeleken met andere engineering thermoplasten zoals PETG of ABS.
3. Nylon is meer UV-bestendig dan PLA of ABS en kan in droge buitensomstandigheden gebruikt worden. De UV-bestendigheid kan verder verbeterd worden door UV-stabilisatoren toe te voegen aan het grondstofmateriaal.

Waarom Wordt Nylon Gebruikt In 3D-Printen?

Nylon wordt in 3D-printen gebruikt vanwege de zachtheid, chemische bestendigheid en slijtvastheid. Het is een moeilijk materiaal om mee te werken, maar kan gebruikt worden om functionele onderdelen te printen. Nylon koolstofvezel filament is een populair materiaal dat gemaakt wordt door korte koolstofvezelstrengen in nylon te mengen voordat het in een filament geëxtrudeerd wordt. Deze vezels stabiliseren het materiaal, voorkomen vervorming tijdens het printen, verhogen de mechanische sterkte en verbeteren de thermische eigenschappen.

Hoe Nylon Te Gebruiken In 3D-Printen

Nylon 3D-printfilament is moeilijk te printen vanwege de neiging tot vervorming en vochtabsorptie. Echter, met de juiste printerinstellingen is er geen reden waarom niet uitstekende resultaten behaald kunnen worden. Hieronder staan enkele tips voor succesvol nylon printen:

1. Nylon absorbeert gemakkelijk vocht. Deze eigenschap kan een nadelig effect hebben op het geprint onderdeel door porositeit veroorzaakt door uitdijende bellen van kokend water terwijl het vocht verdampt. Het is daarom belangrijk om filamentmateriaal in een luchtdichte container op te slaan. Sommige containers kunnen het filament zelfs tijdens het printen opslaan, wat met name handig is voor lange printduur.
2. Nylon zal vervormen tijdens het printen als de printomgeving niet rond 45 °C gehouden wordt.

De bovenstaande tips voor 3D-printen met nylon zijn doorgaans van toepassing op alle nylon kunststoffen. Echter, koolstofvezel nylon filament en glasgevuld nylon filament vervormen niet zo gemakkelijk.

Wat Zijn De Beste Configuratie-instellingen Voor Nylon 3D-Printen?

Zoals gezegd, met de juiste printerinstellingen en het juiste type nylon is er geen reden waarom u niet uitstekende resultaten zou kunnen behalen. Hier zijn enkele van onze top tips die doorgaans gelden voor alle nylon kunststof filamenten voor succesvol 3D-printen.

1. Eerst moet u ervoor zorgen dat uw printer ingesteld is op de beste instellingen voor dit materiaal. Hoewel de specifieke printerinstellingen afhangen van de nylonformulering, zijn hier de algemene regels:

• Extruder/zuigertemperatuur: 230–260 °C
• Bedtemperatuur: 60–70 °C
• Printsnelheid: 30–70 mm/s (50 mm/s is ideaal voor beste resultaten, met name voor gedetailleerde onderdelen)
• Infill-dichtheid: 20% met een driehoeks-infillpatroon (moet aangepast worden per toepassing; lastdragende toepassingen hebben misschien 50–80% nodig)
• Beste wanddikte: 1,5 mm (voor de meeste toepassingen; hangt af van het eindgebruik van het onderdeel)

2. Zoals u ziet, is een verwarmd printbed een must bij nylon zodat het niet vervormt en van het bed afgaat, maar u moet het misschien ook voorbereiden met adhesives.

3. Houd de printomgeving rond 45 °C.

4. Gebruik koolstofvezel- of glasgevulde nylon filamenten die niet zo gemakkelijk vervormen.

5. Bewaar uw nylon filament in een vochtvrije, luchtdichte container. Sommige containers kunnen het filament zelfs tijdens het printproces bewaren – handig voor lange prints.

6. Dit geldt voor alle 3D-printmaterialen, maar experimenteer met de verschillende snelheidsinstellingen tot u de perfecte vindt. Elke printer/materiaalcombinatie gedraagt zich iets anders.

Veelgestelde Vragen Over Nylon 3D-Print Filament

Hoe Verschilt Nylon Van Andere Kunststof 3D-Print Filamenten?

Nylon is meer impactsbestendig dan PETG en ABS, en veel zachtiger en flexibeler dan PLA. PLA is rigied en bros, met slechte vermoeidheidsweerstand onder cyclische belasting – dus nylon wint die ronde. Net als nylon is ABS een moeilijk materiaal om te printen, maar het is gemakkelijker in gebruik dan nylon en heeft ook betere treksterkte. PETG is ook veel makkelijker te printen en goedkoper dan nylon.

Is Nylon Recycleerbaar?

Het moet gerecycled worden in industriële recyclingsfaciliteiten. Nylon 6 is meer recycleerbaar dan Nylon 6,6, bijvoorbeeld, omdat het uit een enkel molecuul gemaakt is. Dit maakt het gemakkelijk te polymeriseren, terwijl Nylon 6,6 uit twee moleculen bestaat die moeilijk te scheiden zijn.

Waarom Is Vocht Slecht Voor 3D-Prints?

Het geprint onderdeel kan bedorven als vocht in het materiaal is gekomen (en, zoals we gezien hebben, houdt nylon ervan om het te absorberen). Dit komt door de porositeit veroorzaakt door uitdijende bellen van kokend water; naarmate het water tijdens het printen verdampt, kan het het materiaal verzwakken.

Wat Is De Beste Nylon 3D-Printsnelheid?

Nylon kan geprint worden met snelheden tussen 30 en 70 mm/s, maar de optimale snelheid ligt meestal rond 50 mm/s, met name als hoge detailniveaus vereist zijn in de print. Zoals bij elk 3D-printproces kan het nodig zijn om een paar verschillende snelheidsinstellingen te testen tot de optimale operationele snelheid bepaald is. Elke printer/materiaalcombinatie gedraagt zich iets anders.

Wat Is De Smelttemperatuur Van Nylon Filament?

De smelttemperatuur van het nylon filament is 188,4 °C. Koolstof- of glasgevulde nylon 3D-printfilamenten hebben smelttemperaturen equivalent aan hun basispolymer smelttemperaturen.

Is Een Verwarmd Printbed Vereist Bij Het Printen Met Nylon?

Ja, een verwarmd printbed is vereist bij het printen met nylon. Nylon is gevoelig voor vervorming en kan van het bed afgaan als het niet voldoende is voorbereid met adhesives en verwarmd.

Wat Is Een Goede Wanddikte Voor 3D-Printen Met Nylon?

De optimale wanddikte voor 3D-printen van nylon hangt af van het eindgebruik van het geprint onderdeel. In het algemeen is een wanddikte van 1,5 mm ideaal voor de meeste toepassingen.

Wat Is Een Goede Wanddichtheid Voor 3D-Printen Met Nylon?

De optimale infill-dichtheid voor een niet-functioneel prototype nylon 3D-geprint onderdeel is 20%. Echter, deze dichtheid moet aangepast worden afhankelijk van de beoogde toepassing. Lastdragende toepassingen kunnen tussen 50 en 80% infill-dichtheid vereisen. Het standaard driehoeks-infill is voldoende voor de meeste toepassingen.

Is Nylon Biologisch Afbreekbaar?

Nee, zoals de meeste andere commodity- en engineering-grade thermoplasten, is nylon niet biologisch afbreekbaar.

Is Nylon Hygroskoop?

Ja, nylon is hygroskoop en absorbeert gemakkelijk vocht. Het wordt daarom aanbevolen om nylon filamentmateriaal in een vochtvrije omhulling te bewaren.

Wat Is Het Verschil Tussen Nylon En PLA In 3D-Printen?

PLA is een rigied en bros materiaal met slechte vermoeidheidsweerstand. Nylon daarentegen is zachtiger, flexibeler en heeft betere vermoeidheidsweerstand onder cyclische belasting.

Wat Is Het Verschil Tussen Nylon En ABS In 3D-Printen?

Net als nylon is ABS een moeilijk materiaal om te printen. Echter, het is gemakkelijker in gebruik dan nylon. ABS heeft ook betere treksterkte. Echter, nylon is significant meer impactsbestendig dan ABS.

Wat Is Het Verschil Tussen Nylon En PETG In 3D-Printen?

PETG is niet zo impactsbestendig als nylon. Echter, het is veel makkelijker te printen en goedkoper dan nylon.

Kat de Naoum
Kat de Naoum is schrijver, auteur, editor en content specialist uit het VK met 20+ jaar ervaring. Ze schrijft voor diverse productie- en technische organisaties en houdt van de wereld van engineering. Naast schrijven was ze bijna 10 jaar paralegal, waarvan 7 in scheepsfinanciering. Ze heeft een BA in Engelse literatuur en filosofie, en een MA in creatief schrijven van Kingston University.

Lees meer artikelen van Kat de Naoum