Nylon-3D-Druck:Alles, was Sie wissen müssen

Nylon, auch bekannt als Polyamid, ist eines der beliebtesten und vielseitigsten 3D-Druckmaterialien auf dem Markt. Nylon, ein synthetisches Polymer, ist abriebfest, zäh und besitzt eine höhere Festigkeit und Haltbarkeit als sowohl ABS- als auch PLA-Thermoplaste. Diese Eigenschaften machen Nylon zu einer idealen Wahl für eine Vielzahl von 3D-Druckanwendungen.

Das heutige Tutorial befasst sich mit den Vorteilen des Nylon-3D-Drucks sowie mit möglichen Anwendungen. Wir werden auch untersuchen, welche 3D-Drucktechnologien am besten mit Nylon funktionieren, und Tipps geben, wie Sie mit Nylonfilamenten großartige Druckergebnisse erzielen.

  Warum 3D-Druck mit Nylon?

• Ideal für Prototypen und Funktionsteile wie Zahnräder und Werkzeuge, Nylon kann mit Kohle- oder Glasfaser verstärkt werden, wodurch leichte Teile mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften entstehen. Im Vergleich zu ABS ist Nylon jedoch nicht besonders steif. Wenn Ihr Teil also Steifigkeit erfordert, müssen Sie erwägen, Ihr Teil mit zusätzlichem Material zu verstärken.
  
  
• Nylon bietet ein hervorragendes Verhältnis von Steifigkeit zu Flexibilität. Das bedeutet, dass Ihr Teil flexibel ist, wenn es mit dünnen Wänden gedruckt wird, und starr, wenn es mit dickeren Wänden gedruckt wird. Dies eignet sich gut, um Komponenten wie lebende Scharniere mit starren Teilen und flexiblen Gelenken herzustellen.
  
  
• Da mit Nylon bedruckte Teile normalerweise eine gute Oberflächenbeschaffenheit aufweisen, ist weniger Nachbearbeitung erforderlich.
  
  
• In Kombination mit Pulverbetttechnologien wie SLS und Multi Jet Fusion kann der 3D-Druck mit Nylon verwendet werden, um bewegliche und ineinandergreifende Teile herzustellen. Dadurch entfällt der Zusammenbau individuell bedruckter Bauteile und die schnellere Herstellung hochkomplexer Objekte.

• Da Nylon hygroskopisch ist, also Flüssigkeiten aufnimmt, können die Teile nach der Produktion problemlos in einem Färbebad eingefärbt werden.

Welche Technologie soll ich wählen?

Verbundwerkstoffe auf Nylon- und Polyamidbasis funktionieren am besten mit 3D-Pulverbett-Drucktechnologien wie Selective Laser Sintering (SLS) und Multi Jet Fusion (MJF), und viele verschiedene Typen sind auf dem Markt erhältlich. Nylonmaterialien können auch in Form von Filamenten für FDM-3D-Drucker erhältlich sein. Aufgrund hoher Drucktemperaturen und Verzugsproblemen kann es jedoch schwieriger sein, Nylonfilamente mit FDM zu verwenden.

SLS

Nylonpulver sind im SLS-Druckverfahren weit verbreitet, wobei Polyamid 11 (PA11) und Polyamid 12 (PA12) die beiden am häufigsten verwendeten Polyamide sind. PA11 hat eine hervorragende UV- und Schlagfestigkeit, während PA12 eine höhere Festigkeit und Steifigkeit bietet. Darüber hinaus gibt es eine breite Palette von Verbundwerkstoffen wie glas-, kohlefaser- und aluminiumverstärkte Polyamide, die noch bessere mechanische Eigenschaften bieten. Derzeit ist SLS die zuverlässigste Technologie für den 3D-Druck mit Nylon, obwohl die Multi Jet Fusion-Technologie eine höhere Geschwindigkeit und eine bessere Maßgenauigkeit bietet.

Multi Jet Fusion

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

Fused Deposition Modeling

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

Tipps für den 3D-Druck mit Nylon

Für FDM :

• Da Nylon Feuchtigkeit aufnimmt, können feuchte Nylonfilamente zu unerwünschten Ergebnissen wie schlechter Schichthaftung und Oberflächenrauhigkeit führen. Aus diesem Grund ist es wichtig, Nylonfilamente in trockenen, luftdichten Behältern zu lagern und sicherzustellen, dass das Material vor dem Drucken trocken ist. Es empfiehlt sich auch, Nylonfilamente vier bis sechs Stunden lang bei 70 °C bis 80 °C im Ofen zu trocknen.
• Da die durchschnittlichen Drucktemperaturen für Nylonfilamente 240 Grad und mehr betragen, sind einige FDM-3D-Drucker möglicherweise für solch hohe Temperaturen ungeeignet. Es ist daher ratsam, die maximale Temperatur des Extruders an Ihrem FDM-Drucker zu überprüfen, bevor Sie Nylonfilamente verwenden.
• Da Nylon zum Verziehen neigt, wird dringend empfohlen, die Druckplattform vorzuwärmen, um dies zu verhindern.

Für SLS und MJF:

• Für den SLS- und MJF-3D-Druck benötigen Ihre Nylonteile eine Wandstärke von mindestens 1 mm. Achten Sie bei der Konstruktion von Filmscharnieren auf eine Mindestwandstärke von 0,3 mm bzw. 0,5 mm für SLS und MJF.
• Es wird dringend empfohlen, keine großen und flachen Teile zu konstruieren, wenn mit Nylon in Pulverbettverfahren gearbeitet wird, da die Gefahr einer Verwerfung besteht.
• Da mit Nylon bewegliche und ineinandergreifende Teile hergestellt werden können, ist es wichtig sicherzustellen, dass der Abstand zwischen den zusammen gedruckten Teilen mindestens 0,5 mm beträgt.
• Es ist ratsam, im Teil eingeschlossenes Nylonpulver zu entfernen, insbesondere bei Teilen mit einer Wandstärke von mehr als 20 mm. Um Material zu sparen und Verformungen zu vermeiden, stellen Sie sicher, dass mindestens zwei Austrittslöcher in das Design einfließen, damit das Pulver nach dem Drucken leicht entfernt werden kann.

Anwendungen für den Nylon-3D-Druck

Nylon ist die perfekte Wahl für verschiedene Anwendungen, einschließlich sich wiederholender Schnappverbindungen, beweglicher Scharniere und Zahnräder. Sowohl die Luft- und Raumfahrt- als auch die Automobilindustrie haben sich die Flexibilität von Nylon zu Nutze gemacht, um kundenspezifische Werkzeuge, Vorrichtungen und Vorrichtungen sowie Prototypen für Innenverkleidungen, wärmearme Lufteinlasskomponenten und Antennenabdeckungen herzustellen. Nylonteile sind auch in Flugzeugen zu finden:Das amerikanische Unternehmen Metro Aerospace hat beispielsweise kürzlich 3D-gedruckte glasfasergefüllte Nylon-Mikroflügel entwickelt, die den Luftwiderstand reduzieren sollen. Durch dieses 3D-Druckverfahren konnte Metro Aerospace die Konsistenz seiner flugtauglichen Komponenten sicherstellen und die FAA-Zulassung erleichtern.

Im medizinischen Bereich kann Nylon für das Prototyping verwendet werden und Erstellen von anatomischen Lehrmodellen, zusätzlich zur Herstellung von medizinischen Endverwendungsteilen. Mit dem Ultramid-Polymid der BASF werden seit kurzem maßgeschneiderte 3D-gedruckte Prothesenschäfte hergestellt. Das mit Kohlefaser verstärkte Polyamid sorgte dafür, dass die Prothese stark und leicht blieb.

Nylon-3D-Druck wird nicht nur in der Industrie eingesetzt. Da der 3D-Druck rapide zunimmt, setzt auch die Konsumgüterindustrie Nylon sinnvoll ein. Von Handyhüllen bis hin zu anpassbaren Brillen bietet Nylon eine flexible Auswahl für eine Reihe von Anwendungen. Ein aktueller Fall sind die 3D-gedruckten Mascara-Bürsten von Chanel, die mit Polyamidpulver unter Verwendung der SLS-Technologie hergestellt wurden.

Zusammenfassend

Nylon-3D-Druck bietet Industriedesignern und Ingenieuren eine Vielzahl von Vorteilen, indem sie Teile mit guten mechanischen Eigenschaften herstellen, die sowohl für das funktionale Prototyping als auch für den Endgebrauch geeignet sind. Während SLS derzeit die am häufigsten verwendete Technologie zum Drucken von Nylonteilen ist, sind technologische und Materialentwicklungen führen dazu, dass andere Technologien schnell aufholen. Durch die Förderung der Zusammenarbeit zielt die Open Platform von HP beispielsweise darauf ab, die Einführung des Nylon-3D-Drucks mit der MJF-Technologie voranzutreiben. Auch auf der FDM-Seite werden die für die Technologie geeigneten Nylon-Filamente ständig verbessert.