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尼龍 3D 打印 – 終極指南

魔猴君  知識堂   140天前

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尼龍是一種堅固且多功能的3D打印材料,非常適合各種專業應用。今天魔猴網和大家一起學習3D打印尼龍相關知識。
由堅韌耐用的尼龍(也稱為聚酰胺或PA)制成的物品隨處可見。它使汽車中的通風口和進氣歧管耐用且輕便,它使人造草坪能夠在職業足球比賽中持續使用,它容納了我們的大部分電子設備,它還用于制造從滑板輪到工廠齒輪的所有產品
尼龍的特性:
耐用性
靈活性
耐化學性
抗沖擊性
輕度吸濕(易于染色)
耐陽光照射
高熔點
耐磨
比金屬輕
電絕緣
通過3D打印,創建定制高性能尼龍原型和最終用途零件的速度很快,這是相對于傳統制造的一個主要優勢
尼龍種類
尼龍有多種類別,在這些類別中,有不同的配方、混合物和品牌,我們只是談論可用于3D打?。ㄒ卜Q為增材制造)的尼龍。
用于3D打印的尼龍有長絲和粉末兩種,而且每年都有更多類型的尼龍進入市場。有"填充"尼龍,即注入碳纖維、玻璃或其他材料的尼龍;有回收尼龍和復合尼龍;還有一類新的所謂"可持續尼龍",即用可再生資源合成的尼龍。尼龍被認為是一種對環境有害的材料,因為它是由一種從化石燃料中提取的合成聚合物制成的。在這里,我們將探討尼龍以及哪種3D打印技術最適合它。讓我們開始吧!

3D打印尼龍功能原型(來源:Formlabs)
用于生產尼龍零件的三種頂級3D打印技術是:
熔融沉積建模(FDM)
選擇性激光燒結(SLS)
和多射流融合(MJF)

選擇性激光燒結(SLS)尼龍


SLS打印需要大量的清潔和后處理,有時是自動化的,有時是手工的(來源:Sinterit)
SLS是最流行的3D打印技術之一,SLS打印中最常用的材料是尼龍,適用于耐用的夾具和固定裝置、輕型組件以及快速且功能齊全的備件

SLS打印機使用激光將尼龍聚合物粉末熔融成固體形狀。所生產的零件與注塑尼龍相當,但對于獨特的零件和工具、小批量產品和功能原型而言,3D打印是一種更為經濟的解決方案。3D打印還能將多個零件合并成一個連續的形狀,并打印出注塑成型或數控加工無法實現的復雜幾何形狀。


用于炸彈探測的紅外吊桿攝像機嚴重依賴于SLS生產的尼龍部件(來源:Sinterit的Deep Analytics)
用于SLS的尼龍粉末材料
SLS 3D打印最常用的尼龍是PA 11和PA 12,但還有更多種類。PA 11粉末用于需要抗紫外線和抗沖擊的部件,而PA 12則是增強部件強度和剛度的首選。此外,還有增強型PA粉末,也稱為尼龍復合粉末,除尼龍外,通常還含有玻璃或碳纖維顆粒。
某些打印機的激光器功率不夠大,無法打印所有尼龍材料。請務必向打印機制造商咨詢哪些材料可以使用,因為雖然有些材料一般可以使用,但除非在經過認證的機器上打印,否則打印出來的效果可能無法達到承諾的強度或柔韌性。
具有開放式材料系統的SLS打印機可以使用由同樣廣泛的制造商提供的各種材料生產優質零件,因此您在選購時可以有一些選擇。封閉系統SLS打印機只能使用一家制造商推薦的材料(通常是打印機制造商推薦的材料)。
打印完成后,零件完全被未燒結的粉末包裹,這也是燒結零件的支撐。幸運的是,利用SLS技術,50%到70%的未燒結粉末可以重新用于未來的打印。從可持續發展的角度來看,這比傳統制造更具優勢。
SLS打印比較臟亂,需要用設備對零件進行"除粉"并回收粉末。而SLS零件只需進行少量的后處理,其表面通常是亞光、粗糙的,可以磨平,特別適合染色。
熔融沉積成型(FDM)尼龍

薄膜行業中使用的造雪機的復雜噴嘴采用尼龍和PVA支撐印刷(來源:UltiMaker via YouTube)
與SLS相比,FDM(使用長絲的3D打?。┎惶m合尼龍,但它仍能生產出堅固耐用的部件。實際上,FDM比SLS更具優勢,包括成本更低、雜亂更少。
FDM 3D打印成型機使用的是長絲,長絲熔化后通過噴嘴分層擠壓到成型平臺上,直至零件成型。并非所有的FDM打印機都能輕松處理尼龍絲。重要的是要有能承受250°C以上溫度的優質(全金屬)熱端。除此之外,尼龍絲還容易翹曲,因此床面附著力也是一個問題。
尼龍絲有不同的種類,最常見的是PA 6和PA 66。這兩種產品都具有尼龍的標準特性,即強度、耐磨性和低摩擦系數,但有一個很大的缺陷:吸濕性強,因此適當的儲存是關鍵。
多射流融合(MJF)尼龍

HP Multi Jet Fusion 3D打印技巧盒是一個用尼龍12和其他尼龍材料打印的展示件,展示了Multi Jet Fusion可用的各種部件(來源:HP)
MJF是惠普開發的一種獨特的基于粉末的3D打印技術。它與SLS類似,但也與粘合劑噴射有一兩個共同點。
在Multi Jet Fusion工藝中,通過打印頭將吸收輻射的墨水引入粉末床。而不需要打印的區域則使用第二種打印液(一種細化劑)進行冷卻。每層打印完成后,用紅外線燈將能量導入其中。重復這一工藝順序,直到作業箱的整個結構體積被填滿,粉末床內所需的部件都被打印出來。與其他粘合劑噴射打印技術不同的是,惠普Multi Jet Fusion將每一層新材料和藥劑打印在仍處于熔融狀態的前一層之上,使兩層完全熔合,從而從粉末床中直接打印出堅固的部件。
雖然這兩種技術都能在零件上打印出一些驚人的細節,但在打印細節方面,MJF比SLS更勝一籌。這部分要歸功于細節處理劑,它通過略微降低部件邊緣的熔化勢能,使邊緣盡可能清晰。
雖然在顏色選擇方面,SLS可能比MJF更勝一籌,但隨著惠普MJF系列的最新產品—白色尼龍PA12的問世,這種情況可能會結束。它具有與標準PA12相似的特性和屬性,包括易于吸收染料,但價格略高。
打印完成后,您可以回收未燒結的粉末,就像SLS一樣。不過,MJF可以重復使用更多的粉末,甚至高達80%。雖然這在很大程度上取決于您比較的具體機器,但MJF機器的價格與工業SLS機器相當,但打印時間更快,細節可能更多。
惠普并不是唯一一家將熱量引入看似粘合劑噴射工藝的3D打印機制造商。Voxeljet公司開發了一種名為"高速燒結"(HSS)的技術,將一層薄薄的塑料粉末(如PA 12)涂抹在加熱的建筑平臺上。然后,噴墨打印頭在平臺的整個表面移動,用紅外光吸收墨水濕潤或滲透建筑平臺的各個區域。然后用紅外光照射建筑平臺,噴墨區域吸收熱量,使下面的粉末層燒結,而未噴墨的粉末則保持松散狀態。燒結后的部件在構建區以受控方式冷卻,然后才能取出和拆包。HSS工藝與HP工藝不同,不需要第二種印刷液。
3D打印尼龍零件

魔猴網提供市面上所有3D打印尼龍的材質,不管是SLS尼龍還是惠普尼龍均有,有需要可以直接上傳您的3D模型報價。



編譯整理:ALL3DP



   

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