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3D打印中尼龙有哪些特点?

魔猴君  知识堂   6天前

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尼龙是增材制造领域非常常见的聚合物。这种热塑性塑料目前以粉末或长丝形式提供,适用于SLS、多喷射融合甚至熔融材料沉积等技术。它也称为聚酰胺(PA):这些塑料根据其化学成分,特别是根据其所含碳原子数进行分类-3D打印市场上最著名的无疑是PA12和PA11,以及PA6用于FDM。但尼龙在3D打印中有何特点呢?通常使用这种聚合物设计哪些应用?本文将为大家解惑。

尼龙的生产及特点

尼龙出现于1935年,由华莱士·卡罗瑟斯(Wallace Carothers)在他工作的杜邦化学公司的实验室中首次合成,获得了尼龙6.6。第一种材料于1937年获得专利,并于1938年商业化,至今仍然是最广泛使用的材料。尼龙因其弹性和强度而主要用于纺织工业:它于1940年首次用于生产女式丝袜。即使在3D打印中,这种材料最吸引人的特性之一就是它的灵活性。另一方面,尼龙6最初由Paul Schlack在IG Farben实验室生产,并于1941年获得专利。所有其他形式的尼龙都较晚。

尼龙6(图片来源:巴斯夫)

除了已经提到的之外,工业上广泛使用的尼龙有两种:PA11和PA12。有趣的是,它们不仅以单个碳原子来区分,而且起源也截然不同。PA11由蓖麻油(一种天然可再生资源)制成,而PA12由石油制成。尼龙的起源及其对环境的影响是很多争论的话题。如果可能,用户更喜欢PA11而不是PA12,因为它对于与皮肤接触的物体具有有趣的特性。但必须说的是,即使是PA11也不是完全环保的,因为往往没有地方回收它,因此它像其他类型的塑料一样被扔掉。

发展

3D打印方面,需要注意的是,粉末形式的尼龙可以重复用于多次打印。特别是,HP Multi Jet Fusion工艺因使用PA12和PA11等聚酰胺而闻名,并且与SLS技术相比具有更高的刷新率。大约70%的粉末在3D打印过程中没有使用,而是与新粉末混合以最大程度地减少浪费。

尼龙粉末广泛用于增材制造(照片来源:Materialise)

3D打印中的尼龙

如果我们考虑用于挤出3D打印并因此呈长丝形式的尼龙,我们将主要找到PA6。它具有许多吸引人的特性,如柔韧性、抗冲击性和耐磨性,以及类似于ABS的机械性能。但请注意,由于尼龙难以粘附到3D打印板上,因此3D打印机内需要有加热板(约80°C)。存储材料时还需要小心,因为它会快速吸收周围的所有湿度(吸湿材料),这可能会使以后的打印变得更加复杂。此外,需要约250°C的挤出温度。尼龙丝是聚碳酸酯的良好替代品,因为它们更容易打印、更耐用,并且非常适合打印需要强度的部件。

照片来源:Sharebot

关于尼龙粉末在增材工艺中的使用,PA12因其极高的机械和热性能而在行业中最为常见:它非常坚硬,即使在极低的温度下也很坚固,耐应力且吸湿性极低。此外,它很容易进行后处理(油漆、染色等)。PA11也以粉末形式存在,与PA12具有许多相同的特性,但也有一些重要的区别。它具有更好的热稳定性,更好的抗光和抗紫外线能力,以及良好的弹性。用PA11打印的零件还具有更高的耐用性,使其成为生产功能原型或具有重要机械性能的最终零件的理想材料。但需要注意的是,PA11比PA12吸收更多的水分。

尼龙在3D打印中的应用

尼龙是一种非常有用且用途广泛的材料。它的特点是柔韧性和抵抗力,这使得它非常适合汽车行业的应用,例如制造耐摩擦和变形的零件。它还用于制造齿轮、铰链,或替代注塑成型中使用的某些塑料。此外,它还具有生物相容性,这意味着它可以用来制造假肢和其他与皮肤接触的部件。最后,它是一种非研磨材料,非常适合高使用率物品和易磨损的内饰部件。它还可以轻松地进行涂漆,使其看起来更有吸引力。

采用PA12的3D打印部件(照片来源:惠普)


编译整理:3dnatives

   

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