Nylon 3D-Druck - Alles was Sie wissen müssen

SLS Detailausschnitt

Nylon, auch bekannt als Polyamid, ist eines der beliebtesten und vielseitigsten 3D-Druckmaterialien auf dem Markt. Ein synthetisches Polymer, Nylon ist abriebfest, zäh und besitzt eine größere Festigkeit und Haltbarkeit als ABS und PLA Thermoplasten. Diese Eigenschaften machen Nylon zur idealen Wahl für eine Vielzahl von 3D-Druckanwendungen. Das heutige Tutorial wird einen Blick auf die Vorteile des 3D-Drucks von Nylon sowie auf mögliche Anwendungen werfen. Wir werden auch untersuchen, welche 3D-Drucktechnologien am besten mit Nylon funktionieren, und Ihnen Tipps geben, wie Sie mit Nylonfilamenten hervorragende Druckergebnisse erzielen können.

Warum 3D-Druck mit Nylon?

  • Ideal für Prototypen und Funktionsteile wie Zahnräder und Werkzeuge, kann Nylon mit Kohlefaser oder Glasfaser verstärkt werden, was zu leichten Teilen mit ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften führt. Im Vergleich zu ABS ist Nylon jedoch nicht besonders steif. Also, wenn Ihr Teil Steifigkeit erfordert, müssen Sie in Betracht ziehen, Ihr Teil mit zusätzlichem Material zu verstärken.     
  • Nylon bietet ein hohes Verhältnis von Steifigkeit zu Flexibilität. Das bedeutet, dass Ihr Teil flexibel ist, wenn Sie mit dünnen Wänden bedruckt werden, und steif, wenn Sie mit dickeren Wänden bedruckt werden. Dies eignet sich gut für die Herstellung von Komponenten wie Scharniere mit starren Teilen und flexiblen Verbindungen.     
  • Da in Nylon bedruckte Teile typischerweise eine gute Oberflächenbeschaffenheit aufweisen, ist weniger Nachbearbeitung erforderlich.   
  • In Kombination mit Pulverbett-Technologien wie SLS und Multi Jet Fusion kann 3D-Druck mit Nylon verwendet werden, um bewegliche und ineinander greifende Teile zu erstellen. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, einzelne gedruckte Bauteile zusammenzusetzen und hochkomplexe Objekte schneller herzustellen.     
  • Da Nylon hygroskopisch ist, dh Flüssigkeiten aufnimmt, können Teile nach der Produktion leicht in einem Färbebad gefärbt werden.

Welche Technologie wählen?

Verbundwerkstoffe auf Nylon- und Polyamid-Basis funktionieren am besten mit 3D-Pulverdruckverfahren wie Selektives Laser-Sintern (SLS) und Multi Jet Fusion (MJF), und viele verschiedene Typen sind auf dem Markt erhältlich. Nylon-Materialien können auch in Form von Filamenten für FDM-3D-Drucker kommen. Aufgrund der hohen Drucktemperaturen und Verwerfungen kann es jedoch schwieriger sein, Nylonfilamente mit FDM zu verwenden.

SLS

Im SLS-Druckverfahren werden häufig Nylonpulver verwendet, wobei Polyamid 11 (PA11) und Polyamid 12 (PA12) die am häufigsten verwendeten Polyamide sind. PA11 hat eine hohe UV- und Schlagfestigkeit, während PA12 eine höhere Festigkeit und Steifigkeit bietet. Es gibt auch eine breite Palette von Verbundwerkstoffen wie Glas, Kohlefaser und Aluminium-verstärkte Polyamide, die noch bessere mechanische Eigenschaften bieten. Derzeit ist SLS die zuverlässigste Technologie für 3D-Druck mit Nylon, obwohl die Multi Jet Fusion-Technologie höhere Geschwindigkeit und bessere Maßhaltigkeit bietet.  

Multi Jet Fusion

Die Multi Jet Fusion-Technologie von HP unterstützt eine Reihe von 3D-Druckmaterialien aus Nylon, nämlich PA11, PA12 und HP 3D High Reusability PA 12 Glasperlen (40% Glasperlen gefülltes Polyamidmaterial). Nylonpulver für MJF sind sehr wiederverwendbar, da überschüssiges Pulver (bis zu 70%) recycelt und wieder in den Druckprozess eingeführt werden kann, ohne die mechanischen Eigenschaften Ihres Teils zu beeinträchtigen.  

Fused Deposition Modeling

Während FDM für den 3D-Druck von Nylon verwendet werden kann, erfordert Nylon höhere Drucktemperaturen, als viele FDM-Extruder bewältigen können. Im Vergleich zu SLS und MJF sind Nylonfilamente für FDM nicht so weit verbreitet wie für industrielle Anwendungen, aber es gibt trotzdem mehrere FDM 3D-Drucker auf dem Markt, die für diesen Anwendungsfall optimiert sind. Markforged beispielsweise bietet sein eigenes Onyx-Material an. Onyx, ein Nylon- und Mikro-Kohlefaser-Verbundstoff, produziert robuste, wärmebeständige Teile, die für Endanwendungen geeignet sind und soll 1,4-mal stärker und steifer als ABS-Teile sein.

Tipps für 3D-Druck mit Nylon

Für FDM:     

Da Nylon Feuchtigkeit absorbiert, können feuchte Nylonfäden zu unerwünschten Ergebnissen führen, wie z. B. schlechte Schichthaftung und Oberflächenrauheit. Daher ist es wichtig, Nylonfäden in trockenen, luftdichten Behältern zu lagern und sicherzustellen, dass das Material vor dem Drucken trocken ist. Es ist auch eine gute Praxis, Nylonfilament im Ofen bei 70 ° C bis 80 ° C für vier bis sechs Stunden zu trocknen. Da die durchschnittlichen Drucktemperaturen für Nylonfilamente bei 240 Grad und darüber liegen, können einige FDM 3D-Drucker für solche hohen Temperaturen ungeeignet sein. Es ist daher ratsam, die maximale Temperatur des Extruders auf Ihrem FDM-Drucker zu überprüfen, bevor Sie Nylonfilamente verwenden. Da Nylon zum Verziehen neigt, wird dringend empfohlen, die Druckplattform vorzuheizen, um dies zu verhindern.  

Für SLS und MJF:     

Für SLS- und MJF-3D-Druck benötigen Ihre Nylonteile mindestens 1 mm Wandstärke. Achten Sie bei der Konstruktion von Filmscharnieren darauf, dass die Mindestwandstärke für SLS und MJF 0,3 mm bzw. 0,5 mm beträgt. Es wird dringend empfohlen, keine großen und flachen Teile zu entwerfen, wenn mit Nylon im Pulverbett-Verfahren gearbeitet wird, da die Gefahr von Verwerfungen groß ist. Da Nylon bewegliche und ineinander greifende Teile erzeugt, ist es wichtig, dass der Abstand zwischen den Teilen, die zusammen gedruckt werden, mindestens 0,5 mm beträgt. Es ist ratsam, das in Ihrem Teil eingeschlossene Nylonpulver zu entfernen, insbesondere für Teile mit Wänden, die dicker als 20 mm sind. Um Material zu sparen und Verformungen zu vermeiden, stellen Sie sicher, dass mindestens zwei Fluchtlöcher in das Design eingearbeitet sind, um das Entfernen von Puder nach dem Drucken zu erleichtern.

Anwendungen für den 3D-Druck von Nylon

Nylon ist die perfekte Wahl für verschiedene Anwendungen, einschließlich wiederholter Schnappverbindungen, Scharniere und Zahnräder. Sowohl die Luft- und Raumfahrtindustrie als auch die Automobilindustrie haben die Flexibilitäten von Nylon zur Herstellung kundenspezifischer Werkzeuge, Vorrichtungen und Vorrichtungen sowie von Prototypen für Innenverkleidungen, Lufteinlasskomponenten mit geringer Erwärmung und Antennenabdeckungen angenommen. Nylonteile können auch in Flugzeugen gefunden werden: Beispielsweise hat die amerikanische Firma Metro Aerospace kürzlich 3D-bedruckte glasgefüllte Nylon-Mikrovane entwickelt, um den Luftwiderstand zu reduzieren. Durch diesen 3D-Druckprozess konnte Metro Aerospace die Konsistenz seiner Flugkomponenten sicherstellen und die FAA-Zulassung erleichtern.

Im medizinischen Bereich kann Nylon für das Prototyping und das Erstellen pädagogischer anatomischer Modelle verwendet werden, zusätzlich zur Herstellung medizinischer Endverwendungsteile. Das BASF-Ultramid-Polyimid wurde kürzlich für die Herstellung von individuell angepassten 3D-gedruckten prothetischen Sockeln verwendet. Das mit Kohlefaser verstärkte Polyamid sorgte dafür, dass die Prothetik stark und leicht blieb.

Nicht nur in industriellen Bereichen wird Nylon-3D-Druck verwendet. Die Konsumgüterindustrie, die den Einsatz von 3D-Drucken rasant ausbaut, setzt auch Nylon ein. Von Telefonkoffern bis hin zu anpassbaren Brillen bietet Nylon eine flexible Auswahl für eine Vielzahl von Anwendungen. Ein aktueller Fall sind Chanels 3D-gedruckte Mascara-Bürsten, die mit Polyamidpulver mit SLS-Technologie hergestellt wurden.  

Zusammenfassung

Der 3D-Druck von Nylon bietet eine Vielzahl von Vorteilen für Industriedesigner und Ingenieure, die Teile mit guten mechanischen Eigenschaften sowohl für das Prototyping als auch für den Endgebrauch herstellen. Andere Technologien holen schnell auf. Durch die Förderung der Zusammenarbeit soll beispielsweise die Open Platform von HP die Einführung von Nylon-3D-Druck mit MJF-Technologie vorantreiben. Auf der FDM-Seite werden Nylon-Filamente, die für diese Technologie geeignet sind, ebenfalls ständig verbessert.

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