Czas czytania: 4 min.
Filamenty nylonowe PA12 i PA6 należą do najbardziej zaawansowanych materiałów w druku 3D FDM. Nie są tak popularne jak PLA czy PETG, ale wchodzą na scenę bez kompromisów tam, gdzie liczą się odporność, elastyczność i wytrzymałość mechaniczna. To właśnie te cechy sprawiają, że nylon staje się niezastąpiony w przemyśle, inżynierii i zastosowaniach technicznych, gdzie zwykłe materiały po prostu pękają lub się zużywają. W dzisiejszym artykule bohaterem nie będzie filament na ładne figurki, a raczej wybór dla tych, którzy potrzebują stabilnych rozwiązań w mechanice.
Artykuł powstał we współpracy z autorem zewnętrznym i jest publikowany gościnnie poza naszym standardowym procesem redakcyjnym. Traktuj go jako materiał uzupełniający.
Filamenty nylonowe
Najpierw wprowadzenie. Jako że nazewnictwo w świecie tworzyw potrafi porządnie namieszać, to zaznaczmy na wstępie, że poliamid to nazwa chemiczna, a nylon to nazwa handlowa. Sprawa ma się podobnie jak z teflonem, bowiem nylon to marka wprowadzona przez firmę DuPont w latach 30-tych, ale przyjęła się jako synonim. Filamenty nylonowe to zatem tworzywa z rodziny poliamidów, PA, wykorzystywane w druku 3D wszędzie tam, gdzie zwykłe materiały nie dają rady. Są mocne, wytrzymałe, elastyczne i odporne na ścieranie. Można je wyginać, obciążać i testować mechanicznie na rozmaite sposoby. Nie są na ogół tak pękliwe jak PLA i nie deformują się tak łatwo jak PETG. Na rynku jest kilka typów nylonu i najczęściej spotykamy się z PA12 i PA6, które trafiają do warsztatów, pracowni inżynierskich i zakładów produkcyjnych. Nylon nie jest stworzony do ozdobnych wydruków, bo jest to materiał techniczny, a jego główną zaletą nie jest wygląd, tylko praktyczność. Filamenty nylonowe są bardziej wymagające niż standardowe tworzywa, ale jeśli zależy nam na częściach, które pracują, a nie tylko stoją na półce, to właśnie w tym drzemie właściwe rozróżnienie funkcjonalne.
PA12 vs PA6 i rodzaje nylonu
PA, czyli poliamid, to rodzina tworzyw kojarzonych z małego i dużego przemysłu. Tworzy obudowy narzędzi, zębatki i zawiasy. Poliamid jest bardzo wytrzymały na uszkodzenia mechaniczne i ścieranie, zatem korzysta z niego także branża odzieżowa. W druku 3D najczęściej spotykamy PA12 i PA6. Oba są wytrzymałe, ale różnią się w detalach. PA12 jest bardziej stabilny wymiarowo, mniej higroskopijny i lepiej znosi wilgoć. Ma nieco niższy punkt topnienia, a to przekłada się na łatwiejszy druk 3D. PA6 jest twardszy i jeszcze bardziej odporny mechanicznie, ale też bardziej kapryśny podczas druku. Łapie wodę jak gąbka i łatwo się deformuje, jeśli nie zadbamy o dobre warunki. Oba filamenty są elastyczne nie jak guma, ale tak, by pochłaniać energię i nie pękać od razu przy naprężeniu. Trzymają kształt, ale dają się lekko ugiąć. Nie strzelą jak PLA przy upadku. Inne rodzaje nylonu to na przykład jeszcze twardszy od PA6 poliamid 66, PA+CF z włóknem węglowym do prototypów inżynieryjnych czy PA+GF z włóknem szklanym. Niektóre filamenty oznaczane jako nylon to mieszanki PA z innymi tworzywami, na przykład bardziej gumowaty PA+TPE i łatwiejszy w druku PA+PETG z dodatkami zmniejszającymi wchłanianie wilgoci. Co pomaga, to też zmienia właściwości, więc nie każdy „nylon” drukuje się tak samo ani nie zachowuje się identycznie po wydruku.
Filament nylon - wytrzymałość, elastyczność i odporność na ścieranie
PA6 jest mocniejszy i sztywniejszy. Wytrzymuje większe naprężenia i lepiej trzyma kształt pod obciążeniem. Jeśli część ma przenosić siły, być mocowana, skręcana, napinana, to PA6 sobie z tym poradzi. PA12 nadal jest bardzo mocny, ale bardziej elastyczny i „miękki” w pracy. Nie znaczy to, że się łamie – po prostu lepiej znosi dynamiczne siły, ugięcia, wibracje. Jest zalecany tam, gdzie część ma pracować, ale nie być całkiem sztywna. W efekcie PA12 wypada lepiej, jeśli poszukujemy materiału, który ma się ugiąć, ale nie złamać. Dzieje się tak dzięki lepszemu rozpraszaniu energii po otrzymaniu uderzenia, wibracjach i naprężeniach. Nadaje się na zatrzaski, obudowy narzędzi, łączniki. Nieco twardszy PA6 jest odporniejszy na długotrwałe obciążenia ścierne. PA12 działa lepiej tam, gdzie ruch jest dynamiczny, a nie jednostajny i przewidywalny. Pod kątem termicznym temperatury druku PA12 to 250–270°C, a PA6 260–280°C. W kwestii wymogów temperatury stołu PA12 90–110°C, a PA6 100–120°C.
Botland - największy sklep dla fanów druku 3D w Polsce
Drukarki 3D, filamenty, części i akcesoria, a także Arduino, Raspberry Pi, elektronika, robotyka i rozwiązania do nauki programowania. Sprawdź pełną ofertę Botland.
Trudności w drukowaniu 3D z nylonu
Nylon błędów nie wybacza. Nie znaczy to jednak, że nie istnieją dobre praktyki w zakresie posiadanych sił i środków. Poliamidy to świetne tworzywa do druku części technicznych, ale trzeba się z nimi obchodzić ostrożnie. W porównaniu do PLA i PETG to materiał z charakterem i sporym apetytem na wilgoć. Po kilku godzinach na otwartym powietrzu potrafi wciągnąć tyle wody, że druk staje się niemożliwy i zamiast gładkich ścian otrzymujemy strzelające mikropęcherzyki, smugi czy osłabione warstwy. Objawy zawilgoconego filamentu to trzaskanie lub syczenie, matowe powierzchnie, słaba spójność warstw i zmniejszona wytrzymałość mechaniczna. Wszystko to sprowadza się do tego, że nylon trzeba suszyć najlepiej nie raz, a regularnie. Najczęściej w temperaturze 70–80°C przez minimum 4–6 godzin (w zależności od producenta). Warto przechowywać go w zamkniętych, osuszonych pojemnikach z pochłaniaczem wilgoci. Druga poważna trudność to skurcz termiczny. Nylon lubi się „zwinąć” podczas stygnięcia, szczególnie przy dużych i płaskich elementach – w świecie druku 3D określa się to jako warping. Efekt to podnoszenie narożników, odklejanie od stołu, a nawet pęknięcia między warstwami. Aby temu zapobiec drukujemy na podgrzewanym stole, używamy zamkniętej komory trzymającej temperaturę wokół modelu i wprowadzamy dobrą adhezję. Pomogą tutaj klej do nylonu, taśmy PEI, warstwy PVA i specjalistyczne spraye – niektóre z tych akcesoriów znajdziesz w ofercie sklepu Botland. Równie dobry sposób na ujarzmienie higroskopijności nylonu to suszarki do filamentu. Nie ma tu ryzyka, że filament zostanie przypalony lub przegrzany. Trudności sprzętowe druku 3D z nylonem obejmują wysokie temperatury druku nawet w okolicach 250°C i więcej, więc nie każda biurkowa drukarka 3D poradzi sobie z tym materiałem.
