尼龍是一種堅(jiān)固且多功能的3D打印材料,非常適合各種專(zhuān)業(yè)應(yīng)用。今天魔猴網(wǎng)和大家一起學(xué)習(xí)3D打印尼龍相關(guān)知識(shí)。
由堅(jiān)韌耐用的尼龍(也稱(chēng)為聚酰胺或PA)制成的物品隨處可見(jiàn)。它使汽車(chē)中的通風(fēng)口和進(jìn)氣歧管耐用且輕便,它使人造草坪能夠在職業(yè)足球比賽中持續(xù)使用,它容納了我們的大部分電子設(shè)備,它還用于制造從滑板輪到工廠齒輪的所有產(chǎn)品
尼龍的特性:
耐用性
靈活性
耐化學(xué)性
抗沖擊性
輕度吸濕(易于染色)
耐陽(yáng)光照射
高熔點(diǎn)
耐磨
比金屬輕
電絕緣
通過(guò)3D打印,創(chuàng)建定制高性能尼龍?jiān)秃妥罱K用途零件的速度很快,這是相對(duì)于傳統(tǒng)制造的一個(gè)主要優(yōu)勢(shì)
尼龍種類(lèi)
尼龍有多種類(lèi)別,在這些類(lèi)別中,有不同的配方、混合物和品牌,我們只是談?wù)摽捎糜?D打?。ㄒ卜Q(chēng)為增材制造)的尼龍。
用于3D打印的尼龍有長(zhǎng)絲和粉末兩種,而且每年都有更多類(lèi)型的尼龍進(jìn)入市場(chǎng)。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(fù)合尼龍;還有一類(lèi)新的所謂"可持續(xù)尼龍",即用可再生資源合成的尼龍。尼龍被認(rèn)為是一種對(duì)環(huán)境有害的材料,因?yàn)樗怯梢环N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(shù)最適合它。讓我們開(kāi)始吧!
3D打印尼龍功能原型(來(lái)源:Formlabs)
用于生產(chǎn)尼龍零件的三種頂級(jí)3D打印技術(shù)是:
熔融沉積建模(FDM)
選擇性激光燒結(jié)(SLS)
和多射流融合(MJF)
選擇性激光燒結(jié)(SLS)尼龍
SLS打印需要大量的清潔和后處理,有時(shí)是自動(dòng)化的,有時(shí)是手工的(來(lái)源:Sinterit)
SLS是最流行的3D打印技術(shù)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(jī)使用激光將尼龍聚合物粉末熔融成固體形狀。所生產(chǎn)的零件與注塑尼龍相當(dāng),但對(duì)于獨(dú)特的零件和工具、小批量產(chǎn)品和功能原型而言,3D打印是一種更為經(jīng)濟(jì)的解決方案。3D打印還能將多個(gè)零件合并成一個(gè)連續(xù)的形狀,并打印出注塑成型或數(shù)控加工無(wú)法實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜幾何形狀。
用于炸彈探測(cè)的紅外吊桿攝像機(jī)嚴(yán)重依賴(lài)于SLS生產(chǎn)的尼龍部件(來(lái)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(lèi)。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(qiáng)部件強(qiáng)度和剛度的首選。此外,還有增強(qiáng)型PA粉末,也稱(chēng)為尼龍復(fù)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(jī)的激光器功率不夠大,無(wú)法打印所有尼龍材料。請(qǐng)務(wù)必向打印機(jī)制造商咨詢(xún)哪些材料可以使用,因?yàn)殡m然有些材料一般可以使用,但除非在經(jīng)過(guò)認(rèn)證的機(jī)器上打印,否則打印出來(lái)的效果可能無(wú)法達(dá)到承諾的強(qiáng)度或柔韌性。
具有開(kāi)放式材料系統(tǒng)的SLS打印機(jī)可以使用由同樣廣泛的制造商提供的各種材料生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)零件,因此您在選購(gòu)時(shí)可以有一些選擇。封閉系統(tǒng)SLS打印機(jī)只能使用一家制造商推薦的材料(通常是打印機(jī)制造商推薦的材料)。
打印完成后,零件完全被未燒結(jié)的粉末包裹,這也是燒結(jié)零件的支撐。幸運(yùn)的是,利用SLS技術(shù),50%到70%的未燒結(jié)粉末可以重新用于未來(lái)的打印。從可持續(xù)發(fā)展的角度來(lái)看,這比傳統(tǒng)制造更具優(yōu)勢(shì)。
SLS打印比較臟亂,需要用設(shè)備對(duì)零件進(jìn)行"除粉"并回收粉末。而SLS零件只需進(jìn)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(yè)中使用的造雪機(jī)的復(fù)雜噴嘴采用尼龍和PVA支撐印刷(來(lái)源:UltiMaker via YouTube)
與SLS相比,F(xiàn)DM(使用長(zhǎng)絲的3D打?。┎惶m合尼龍,但它仍能生產(chǎn)出堅(jiān)固耐用的部件。實(shí)際上,F(xiàn)DM比SLS更具優(yōu)勢(shì),包括成本更低、雜亂更少。
FDM 3D打印成型機(jī)使用的是長(zhǎng)絲,長(zhǎng)絲熔化后通過(guò)噴嘴分層擠壓到成型平臺(tái)上,直至零件成型。并非所有的FDM打印機(jī)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(yōu)質(zhì)(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(gè)問(wèn)題。
尼龍絲有不同的種類(lèi),最常見(jiàn)的是PA 6和PA 66。這兩種產(chǎn)品都具有尼龍的標(biāo)準(zhǔn)特性,即強(qiáng)度、耐磨性和低摩擦系數(shù),但有一個(gè)很大的缺陷:吸濕性強(qiáng),因此適當(dāng)?shù)膬?chǔ)存是關(guān)鍵。
多射流融合(MJF)尼龍
HP Multi Jet Fusion 3D打印技巧盒是一個(gè)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(lái)源:HP)
MJF是惠普開(kāi)發(fā)的一種獨(dú)特的基于粉末的3D打印技術(shù)。它與SLS類(lèi)似,但也與粘合劑噴射有一兩個(gè)共同點(diǎn)。
在Multi Jet Fusion工藝中,通過(guò)打印頭將吸收輻射的墨水引入粉末床。而不需要打印的區(qū)域則使用第二種打印液(一種細(xì)化劑)進(jìn)行冷卻。每層打印完成后,用紅外線燈將能量導(dǎo)入其中。重復(fù)這一工藝順序,直到作業(yè)箱的整個(gè)結(jié)構(gòu)體積被填滿,粉末床內(nèi)所需的部件都被打印出來(lái)。與其他粘合劑噴射打印技術(shù)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(tài)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(jiān)固的部件。
雖然這兩種技術(shù)都能在零件上打印出一些驚人的細(xì)節(jié),但在打印細(xì)節(jié)方面,MJF比SLS更勝一籌。這部分要?dú)w功于細(xì)節(jié)處理劑,它通過(guò)略微降低部件邊緣的熔化勢(shì)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(chǎn)品—白色尼龍PA12的問(wèn)世,這種情況可能會(huì)結(jié)束。它具有與標(biāo)準(zhǔn)PA12相似的特性和屬性,包括易于吸收染料,但價(jià)格略高。
打印完成后,您可以回收未燒結(jié)的粉末,就像SLS一樣。不過(guò),MJF可以重復(fù)使用更多的粉末,甚至高達(dá)80%。雖然這在很大程度上取決于您比較的具體機(jī)器,但MJF機(jī)器的價(jià)格與工業(yè)SLS機(jī)器相當(dāng),但打印時(shí)間更快,細(xì)節(jié)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(jī)制造商。Voxeljet公司開(kāi)發(fā)了一種名為"高速燒結(jié)"(HSS)的技術(shù),將一層薄薄的塑料粉末(如PA 12)涂抹在加熱的建筑平臺(tái)上。然后,噴墨打印頭在平臺(tái)的整個(gè)表面移動(dòng),用紅外光吸收墨水濕潤(rùn)或滲透建筑平臺(tái)的各個(gè)區(qū)域。然后用紅外光照射建筑平臺(tái),噴墨區(qū)域吸收熱量,使下面的粉末層燒結(jié),而未噴墨的粉末則保持松散狀態(tài)。燒結(jié)后的部件在構(gòu)建區(qū)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
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編譯整理:ALL3DP