尼龙 3D 打印 – 终极指南
魔猴君 知识堂 245天前
由坚韧耐用的尼龙（也称为聚酰胺或PA）制成的物品随处可见。它使汽车中的通风口和进气歧管耐用且轻便，它使人造草坪能够在职业足球比赛中持续使用，它容纳了我们的大部分电子设备，它还用于制造从滑板轮到工厂齿轮的所有产品
尼龙的特性：
耐用性
灵活性
耐化学性
抗冲击性
轻度吸湿（易于染色）
耐阳光照射
高熔点
耐磨
比金属轻
电绝缘
通过3D打印，创建定制高性能尼龙原型和最终用途零件的速度很快，这是相对于传统制造的一个主要优势
尼龙种类
尼龙有多种类别，在这些类别中，有不同的配方、混合物和品牌，我们只是谈论可用于3D打印（也称为增材制造）的尼龙。
用于3D打印的尼龙有长丝和粉末两种，而且每年都有更多类型的尼龙进入市场。有"填充"尼龙，即注入碳纤维、玻璃或其他材料的尼龙；有回收尼龙和复合尼龙；还有一类新的所谓"可持续尼龙"，即用可再生资源合成的尼龙。尼龙被认为是一种对环境有害的材料，因为它是由一种从化石燃料中提取的合成聚合物制成的。在这里，我们将探讨尼龙以及哪种3D打印技术最适合它。让我们开始吧！
3D打印尼龙功能原型（来源：Formlabs）
用于生产尼龙零件的三种顶级3D打印技术是：
熔融沉积建模(FDM)
选择性激光烧结（SLS）
和多射流融合(MJF)
选择性激光烧结(SLS)尼龙
SLS打印需要大量的清洁和后处理，有时是自动化的，有时是手工的（来源：Sinterit）
SLS是最流行的3D打印技术之一，SLS打印中最常用的材料是尼龙，适用于耐用的夹具和固定装置、轻型组件以及快速且功能齐全的备件
SLS打印机使用激光将尼龙聚合物粉末熔融成固体形状。所生产的零件与注塑尼龙相当，但对于独特的零件和工具、小批量产品和功能原型而言，3D打印是一种更为经济的解决方案。3D打印还能将多个零件合并成一个连续的形状，并打印出注塑成型或数控加工无法实现的复杂几何形状。
用于炸弹探测的红外吊杆摄像机严重依赖于SLS生产的尼龙部件（来源：Sinterit的Deep Analytics）
用于SLS的尼龙粉末材料
SLS 3D打印最常用的尼龙是PA 11和PA 12，但还有更多种类。PA 11粉末用于需要抗紫外线和抗冲击的部件，而PA 12则是增强部件强度和刚度的首选。此外，还有增强型PA粉末，也称为尼龙复合粉末，除尼龙外，通常还含有玻璃或碳纤维颗粒。
某些打印机的激光器功率不够大，无法打印所有尼龙材料。请务必向打印机制造商咨询哪些材料可以使用，因为虽然有些材料一般可以使用，但除非在经过认证的机器上打印，否则打印出来的效果可能无法达到承诺的强度或柔韧性。
具有开放式材料系统的SLS打印机可以使用由同样广泛的制造商提供的各种材料生产优质零件，因此您在选购时可以有一些选择。封闭系统SLS打印机只能使用一家制造商推荐的材料（通常是打印机制造商推荐的材料）。
打印完成后，零件完全被未烧结的粉末包裹，这也是烧结零件的支撑。幸运的是，利用SLS技术，50%到70%的未烧结粉末可以重新用于未来的打印。从可持续发展的角度来看，这比传统制造更具优势。
SLS打印比较脏乱，需要用设备对零件进行"除粉"并回收粉末。而SLS零件只需进行少量的后处理，其表面通常是亚光、粗糙的，可以磨平，特别适合染色。
熔融沉积成型(FDM)尼龙
薄膜行业中使用的造雪机的复杂喷嘴采用尼龙和PVA支撑印刷（来源：UltiMaker via YouTube）
与SLS相比，FDM（使用长丝的3D打印）不太适合尼龙，但它仍能生产出坚固耐用的部件。实际上，FDM比SLS更具优势，包括成本更低、杂乱更少。
FDM 3D打印成型机使用的是长丝，长丝熔化后通过喷嘴分层挤压到成型平台上，直至零件成型。并非所有的FDM打印机都能轻松处理尼龙丝。重要的是要有能承受250°C以上温度的优质（全金属）热端。除此之外，尼龙丝还容易翘曲，因此床面附着力也是一个问题。
尼龙丝有不同的种类，最常见的是PA 6和PA 66。这两种产品都具有尼龙的标准特性，即强度、耐磨性和低摩擦系数，但有一个很大的缺陷：吸湿性强，因此适当的储存是关键。
多射流融合(MJF)尼龙
HP Multi Jet Fusion 3D打印技巧盒是一个用尼龙12和其他尼龙材料打印的展示件，展示了Multi Jet Fusion可用的各种部件（来源：HP）
MJF是惠普开发的一种独特的基于粉末的3D打印技术。它与SLS类似，但也与粘合剂喷射有一两个共同点。
在Multi Jet Fusion工艺中，通过打印头将吸收辐射的墨水引入粉末床。而不需要打印的区域则使用第二种打印液（一种细化剂）进行冷却。每层打印完成后，用红外线灯将能量导入其中。重复这一工艺顺序，直到作业箱的整个结构体积被填满，粉末床内所需的部件都被打印出来。与其他粘合剂喷射打印技术不同的是，惠普Multi Jet Fusion将每一层新材料和药剂打印在仍处于熔融状态的前一层之上，使两层完全熔合，从而从粉末床中直接打印出坚固的部件。
虽然这两种技术都能在零件上打印出一些惊人的细节，但在打印细节方面，MJF比SLS更胜一筹。这部分要归功于细节处理剂，它通过略微降低部件边缘的熔化势能，使边缘尽可能清晰。
虽然在颜色选择方面，SLS可能比MJF更胜一筹，但随着惠普MJF系列的最新产品—白色尼龙PA12的问世，这种情况可能会结束。它具有与标准PA12相似的特性和属性，包括易于吸收染料，但价格略高。
打印完成后，您可以回收未烧结的粉末，就像SLS一样。不过，MJF可以重复使用更多的粉末，甚至高达80%。虽然这在很大程度上取决于您比较的具体机器，但MJF机器的价格与工业SLS机器相当，但打印时间更快，细节可能更多。
惠普并不是唯一一家将热量引入看似粘合剂喷射工艺的3D打印机制造商。Voxeljet公司开发了一种名为"高速烧结"（HSS）的技术，将一层薄薄的塑料粉末（如PA 12）涂抹在加热的建筑平台上。然后，喷墨打印头在平台的整个表面移动，用红外光吸收墨水湿润或渗透建筑平台的各个区域。然后用红外光照射建筑平台，喷墨区域吸收热量，使下面的粉末层烧结，而未喷墨的粉末则保持松散状态。烧结后的部件在构建区以受控方式冷却，然后才能取出和拆包。HSS工艺与HP工艺不同，不需要第二种印刷液。
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编译整理：ALL3DP
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