A „nylon filament” körülbelül annyira pontos anyagmegjelölés, mint az, hogy „fém”. Lehet belőle rugalmas, szívós alkatrész. Lehet kemény, merev gépelem. Lehet nedvességre kényes PA6, kevésbé érzékeny PA12, karbonszálas vagy üvegszálas kompozit. A dobozon mindegyiken ott lehet a PA vagy a Nylon felirat, a kész alkatrész viszont teljesen máshogy fog viselkedni.

Ezért nylon választásnál nem az az első kérdés, hogy PA6 vagy PA-CF.

Már maga a kérdés is hibás.

A PA6 az alap polimer típusa. A CF és GF pedig azt jelzi, hogy az anyagot karbon- vagy üvegszállal erősítették.

Vagyis találkozhatsz:

  • PA6-tal;
  • PA12-vel;
  • PA6-CF-fel;
  • PA6-GF-fel;
  • PA12-CF-fel;
  • és más PA-alapú kompozitokkal is.

A hordozó nylon és az erősítőszál együtt határozza meg, mit tud az anyag.

Először tisztázzuk: mit jelent a PA?

A PA a poliamid rövidítése. A nylon valójában nem egyetlen műanyag, hanem poliamidok egész családja.

A 3D nyomtatásban több változattal találkozhatunk, például:

  • PA6;
  • PA11;
  • PA12;
  • PA6/66;
  • PA612;
  • és különböző módosított, magas hőállóságú poliamidokkal.

Ez nem felesleges vegyészeti részlet.

A különböző poliamidok eltérően viselkednek:

  • nedvességgel szemben;
  • hő hatására;
  • terhelés alatt;
  • nyomtatás közben;
  • és a kész alkatrészben.

Vagyis a „nylon erős” mondat önmagában nagyjából semmit nem mond.

Melyik nylon?

Milyen állapotban?

Milyen töltéssel?

Milyen terhelésnél?

PA6 – amikor szívós és erős alkatrész kell

A PA6, vagyis Nylon 6 az egyik legismertebb műszaki poliamid.

Jó alapanyag lehet olyan alkatrészekhez, ahol fontos:

  • a mechanikai szilárdság;
  • a szívósság;
  • a kopásállóság;
  • az ismételt terhelés elviselése;
  • és a magasabb üzemi hőmérséklet.

Ezért PA6-ból készülhetnek például:

  • fogaskerekek;
  • perselyek;
  • csuklók;
  • gépalkatrészek;
  • rögzítők;
  • funkcionális prototípusok;
  • terhelt műhelyalkatrészek.

Van azonban egy probléma.

A PA6 szereti a vizet.

Pontosabban nedvességet vesz fel a környezetből, és ez nemcsak a nyomtatás közbeni viselkedését, hanem a kész alkatrész tulajdonságait is befolyásolhatja.

A gyártók ezért PA6-alapú anyagoknál jellemzően komolyan veszik a szárítást és a száraz tárolást. A Polymaker például kifejezetten a PA12 kisebb nedvességérzékenységét emeli ki a PA6-alapú anyagokhoz képest.

Vagyis PA6-nál a filamentszárító nem olyan extra, amit majd egyszer megveszel.

A rendszer része.

PA12 – amikor a méretstabilitás és a kisebb nedvességérzékenység fontosabb

A PA12, vagyis Nylon 12 szintén műszaki poliamid, de nem egyszerűen „jobb PA6”.

Más kompromisszum.

Az egyik legfontosabb gyakorlati előnye, hogy általában kevésbé érzékeny a nedvességre, mint a PA6-alapú anyagok. A Polymaker PA12-CF termékénél ezt konkrét előnyként emeli ki.

Ez azért fontos, mert a poliamidnál a víz nemcsak azt jelenti, hogy nyomtatás közben pattog a filament.

A felvett nedvesség a kész alkatrész:

  • méreteit;
  • merevségét;
  • mechanikai tulajdonságait;
  • és hosszú távú viselkedését

is módosíthatja.

Ha tehát pontosabb, stabilabb műszaki alkatrészt szeretnél változó környezetben, a PA12 sok esetben nagyon érdekes alternatíva lehet.

Cserébe nem automatikusan ez lesz a legerősebb vagy legmerevebb nylon.

A kisebb nedvességérzékenységért nem jár ingyen minden más tulajdonság.

PA6 vagy PA12?

Szempont PA6 PA12
Mechanikai szilárdság Általában nagyon erős alapanyag Erős, de a pontos érték receptúrától függ
Szívósság Nagyon jó lehet Szintén jó, gyakran kiegyensúlyozott
Nedvességérzékenység Magasabb Alacsonyabb lehet
Méretstabilitás párás környezetben Nagyobb változás lehetséges Általában kedvezőbb
Nyomtatási igény Szárítás nagyon fontos Szárítás továbbra is fontos, de kezelhetőbb lehet
Tipikus irány Erősen terhelt mechanikai alkatrészek Pontosabb, stabil műszaki alkatrészek

A táblázat irányt mutat.

Nem anyagválasztási engedély.

Két külön gyártó PA6 és PA12 filamentje között nagyobb különbség is lehet, mint amit önmagában a poliamid száma alapján várnál.

Végül mindig az adott filament adatlapját kell nézni.

És akkor mit jelent a PA-CF?

A PA-CF poliamid alapú, karbonszállal erősített filament.

De ebből még mindig nem tudjuk pontosan, milyen anyagról van szó.

Lehet:

  • PA6-CF;
  • PA12-CF;
  • PA11-CF;
  • PA612-CF;
  • vagy más módosított PA-CF.

Ez fontos.

Nagyon fontos.

A CF felirat nem törli el az alap polimer tulajdonságait.

A Polymaker például külön PA6-CF20 és PA12-CF10 anyagot kínál, eltérő receptúrával és eltérő felhasználási kompromisszumokkal. A PA6-CF20-at nagy merevségre, szilárdságra és hőállóságra pozicionálja, míg a PA12-CF10 egyik hangsúlyos előnye a kisebb nedvességérzékenység.

Mit csinál a karbonszál a nylonnal?

A rövid karbonszálas töltés jellemzően növeli az anyag:

  • merevségét;
  • méretstabilitását;
  • bizonyos terhelési irányokban a mechanikai teljesítményét;
  • és csökkentheti a nyomtatás közbeni vetemedést.

A Polymaker PA6-CF20 esetében például kifejezetten a nagyobb merevséget, szilárdságot, hőállóságot és nyomtatás közbeni méretstabilitást emeli ki.

Ezért a PA-CF nagyon jó lehet:

  • gépváz-kiegészítőkhöz;
  • robotikai alkatrészekhez;
  • jigekhez és fixture-ökhöz;
  • merev konzolokhoz;
  • szerszámtartókhoz;
  • terhelt burkolatokhoz;
  • pontosabb szerkezeti elemekhez.

De itt jön az a rész, amit a marketing kevésbé szeret.

A merevebb nem automatikusan jelent mindent kibíróbbat.

A szálas töltés megváltoztatja a törési viselkedést, az ütésállóságot és a rétegirányú tulajdonságokat is.

Ha olyan alkatrészt készítesz, amelynek inkább hajolnia és energiát elnyelnie kell, mint mereven tartania a formáját, nem biztos, hogy a CF lesz a jó irány.

PA6-CF – amikor merevséget és komoly mechanikai teljesítményt keresel

A PA6-CF az egyik legismertebb nagy teljesítményű FDM-kompozit.

Például a Polymaker Fiberon PA6-CF20 20 tömegszázalék karbonszálat tartalmaz, és a gyártó nagy merevséget, szívósságot, hőállóságot és méretstabilitást emel ki. A gyártó az optimális teljesítményhez utólagos hőkezelést is ajánl ennél a terméknél.

PA6-CF-et akkor néznék, ha a cél például:

  • merev robotikai tartó;
  • gépalkatrész;
  • motor környéki burkolat;
  • nagy terhelésű konzol;
  • gyártási sablon;
  • befogó;
  • funkcionális prototípus.

A hátránya ugyanaz, ami a PA6 egyik fő gyenge pontja:

nedvesség.

A karbon nem varázsolja víztaszítóvá a PA6-ot.

Ha a tekercs nedves, a drága kompozitból is lehet ronda és gyenge nyomatot készíteni.

PA12-CF – amikor CF kell, de a PA6 nedvességérzékenysége kevésbé

A PA12-CF szerintem az egyik legérdekesebb kompromisszum azoknak, akik műszaki kompozitot szeretnének, de nem akarnak minden percben a levegő páratartalmával harcolni.

Nem arról van szó, hogy nem kell szárítani.

Kellhet.

A Polymaker PA12-CF10 például 100 °C-os, 8 órás szárítást ad meg, ha az anyag nedvességet vett fel.

Viszont a PA12 alapból kisebb nedvességérzékenysége miatt a kész alkatrész környezeti stabilitása kedvezőbb lehet.

PA12-CF-et ezért különösen megnéznék:

  • pontos műszaki burkolatokhoz;
  • mérettartó készülékekhez;
  • jigekhez;
  • robotikai elemekhez;
  • nedvességváltozásnak kitett alkatrészekhez;
  • kis sorozatú funkcionális alkatrészekhez.

Ha a PA6-CF papíron brutálisabb, de a környezetedben folyamatosan változik a nedvesség, a PA12-CF lehet a jobb mérnöki döntés.

A legnagyobb adatlapért ugyanis nem jár pont.

A működő alkatrészért igen.

És mit tud a PA-GF?

A PA-GF üvegszállal erősített poliamid.

Ugyanaz az alapelv, mint a CF-nél:

először meg kell tudni, milyen PA az alap.

A 3D nyomtatásban gyakori például a PA6-GF.

A Polymaker PA6-GF25 25% üvegszálat tartalmazó PA6-kompozit, amelyet nagy merevségű, tartós, hőterhelt alkalmazásokhoz pozicionálnak; a gyártó 191 °C-os hőterhelési alakváltozási hőmérsékletet ad meg a saját tesztfeltételei mellett.

Az üvegszálas változatok gyakran érdekesek olyan alkatrészekhez, ahol kell:

  • nagy merevség;
  • jó mechanikai tartósság;
  • méretstabilitás;
  • hőállóság;
  • és robusztus szerkezeti viselkedés.

PA-CF vagy PA-GF?

Itt követik el sokan a következő hibát:

„A karbon biztos jobb, mert karbon.”

Nem.

A karbon nagyon jól hangzik.

Az alkatrész viszont nem olvassa el a terméknevet.

A CF általában akkor különösen érdekes, amikor nagy merevség és alacsonyabb alakváltozás kell.

A GF sok esetben robusztusabb, kevésbé „versenyalkatrész” jellegű kompromisszum lehet, és a konkrét receptúrától függően más ütési, hajlítási és hőterhelési viselkedést adhat.

A gyártói adatok alapján például a Polymaker mind a PA6-CF20-at, mind a PA6-GF25-öt nagy teljesítményű szerkezeti anyagként pozicionálja, de külön összetétellel és eltérő mechanikai profillal.

Szempont PA-CF PA-GF
Merevség Általában kiemelkedő Nagyon jó
Méretstabilitás Nagyon jó lehet Nagyon jó lehet
Felület Jellemzően sötét, matt, technikai Gyártótól függően több szín is lehetséges
Kopás a nozzle-on Erősen abrazív Erősen abrazív
Tipikus irány Merev, pontos szerkezeti elem Robusztus szerkezeti elem
Mit nézz? Mindig a konkrét TDS-t, ne csak a CF/GF feliratot

A CF és GF nem csak az alkatrészt koptatja – a nyomtatót is

PA-CF és PA-GF esetén a sárgaréz fúvóka nem jó hosszú távú választás.

A szálas töltőanyag abrazív.

Magyarul:

csiszolja a nozzle-t.

Ezért kopásálló fúvókára van szükség, például megfelelő edzett acél, keményfém vagy más, erre tervezett nozzle-ra.

Nem csak a fúvóka számít.

A filament végighalad:

  • az adagolón;
  • a filamentvezetésen;
  • az extruder fogaskerekein;
  • és végül a hotenden.

Ha rendszeresen kompozit nylonokat nyomtatsz, az egész anyagutat érdemes erre felkészíteni.

0,4 vagy 0,6 mm-es nozzle?

A gyártói előírás az első.

Utána jöhet a saját preferencia.

Szálas kompozitoknál a nagyobb fúvóka több szempontból is praktikus lehet:

  • kisebb eltömődési kockázat;
  • nagyobb anyagáram;
  • robosztusabb extrudálás;
  • és a szálas töltés könnyebb átjutása.

A 0,6 mm azonban nem „jobb 0,4”.

Más szerszám.

Változik:

  • a részletesség;
  • a vonalszélesség;
  • a szükséges anyagáram;
  • a nyomtatási idő;
  • és adott esetben a mechanikai viselkedés is.

Nylonhoz a filamentszárító nem luxus

PLA-nál még el lehet vitatkozni azon, hogy minden tekercset kell-e szárítani.

Nylonnál én nem erre építeném a munkafolyamatot.

A nedves PA tipikus tünetei:

  • pattogás a nozzle-ban;
  • buborékos extrudálás;
  • érdes felület;
  • szálazás;
  • ingadozó flow;
  • gyengébb rétegtapadás;
  • rosszabb méretpontosság.

És itt jön a drága félreértés:

veszel egy prémium PA-CF-et.

Rosszul nyomtat.

Elkezded állítani:

  • a flow-t;
  • a Pressure Advance-ot;
  • a retractiont;
  • a hőmérsékletet;
  • a ventilátort.

Majd két óra múlva kiderül, hogy egyszerűen nedves volt.

Egy nedves nylonra készített tökéletes profil továbbra is egy nedves nylon tökéletes profilja.

Száraz dobozból nyomtatni nem túlzás

A nyomtatás előtti szárítás csak az első lépés.

Hosszabb munkánál a nedvességérzékeny PA6-alapú filament már nyomtatás közben is vizet vehet fel.

Ezért műszaki nylonoknál érdemes lehet:

  • aktívan szárító filamentdobozból;
  • vagy jól lezárt dry boxból

közvetlenül a nyomtatóba vezetni az anyagot.

A tekercs így nem tölt fél napot a műhely levegőjén, miközben egy 12 órás alkatrész készül.

Kell zárt kamra?

Nagyon gyakran igen.

Különösen nagy PA6 és PA-kompozit alkatrészeknél.

A nylon zsugorodhat és vetemedhet.

Minél nagyobb a tárgy, annál kevésbé érdekli, hogy az első 20 mm-es tesztkocka tökéletes volt.

Én nylonhoz olyan gépet részesítenék előnyben, amely:

  • zárt;
  • jól kontrollálható hőmérsékletű;
  • magas nozzle-hőmérsékletre képes;
  • megfelelő tárgyasztal-hőmérsékletet tart;
  • kopásálló hotenddel szerelhető;
  • és jól kezeli a száraz filamentet.

Műszaki PA esetén a zárt kamra sokkal értékesebb extra, mint egy újabb RGB LED a nyomtató elején.

A tapadás külön történet

A nylon nem minden tárgyasztal-felülethez barátságos.

A Prusa például külön PA Nylon porfestett lapot kínál a poliamid alapú filamentekhez, mert ezek tapadása a hagyományos PEI felületeken problémás lehet.

Vagyis ha PA-val nem tapad a modell:

nem biztos, hogy még jobban bele kell nyomni az első réteget az asztalba.

Lehet, hogy egyszerűen rossz felületet használsz.

Az annealing sem minden nylonnál ugyanaz

Egyes nagy teljesítményű PA-kompozitoknál az utólagos hőkezelés tovább javíthatja a hő- és mechanikai tulajdonságokat.

A Polymaker például a PA6-CF20-nál 100 °C-on 16 órás annealinget ajánl a maximális teljesítményhez, míg a PA12-CF10-nél 80 °C / 6 óra értéket ad meg.

Ez már önmagában jól mutatja, miért veszélyes annyit mondani:

„PA-CF.”

Két PA-CF filamenthez még az utókezelési recept sem feltétlenül ugyanaz.

Melyik nylon filamentet milyen feladathoz választanám?

Feladat Elsőként megfontolnám Miért?
Kopó fogaskerék, persely PA6 / megfelelő natúr PA Szívósság és kopásállóság
Általános erősen terhelt alkatrész PA6 Jó mechanikai teljesítmény
Páratartalom-változásnak kitett pontos alkatrész PA12 Kisebb nedvességérzékenység
Merev géptartó PA6-CF Nagy merevség és stabilitás
Pontos jig vagy fixture PA12-CF / PA6-CF Merevség, mérettartás
Robusztus szerkezeti elem PA6-GF Nagy merevség és tartósság
Nedvesebb környezet + merev alkatrész PA12-CF CF merevség, kedvezőbb nedvességviselkedés
Bepattanó, hajló alkatrész Natúr PA A szálas töltés nem mindig előny hajlításnál

PA6, PA12, PA-CF vagy PA-GF? Így döntenék

Ha a tárgynak szívósnak és kopásállónak kell lennie, először natúr PA6 vagy más megfelelő töltetlen poliamidot néznék.

Ha a nedvesség miatti méretváltozás problémát jelenthet, PA12 felé mennék.

Ha a fő követelmény a merevség és a méretstabilitás, megnézném a PA-CF anyagokat.

Ha egy robosztus, merev, szerkezeti kompozit kell, a PA-GF is nagyon komoly jelölt.

És csak ezután kezdeném összehasonlítani a konkrét gyártókat.

Mert:

a PA6-CF nem anyagszabvány egyetlen univerzális tulajdonságcsomaggal.

Két gyártó:

  • más nylon alapot;
  • más száltartalmat;
  • más szálszerkezetet;
  • más adalékokat;
  • és más hőkezelési követelményt

használhat.

Az adatlap fontosabb, mint a filament neve

Műszaki nylonnál én legalább ezeket nézném meg a TDS-ben:

  • szakítószilárdság;
  • hajlítószilárdság;
  • hajlítási modulus;
  • ütésállóság;
  • hőterhelési alakváltozási hőmérséklet;
  • vízfelvétel vagy nedvességérzékenység;
  • nyomtatási hőmérséklet;
  • szárítási előírás;
  • annealing követelmény;
  • és az alkalmazott tesztorientáció.

Ez utóbbi különösen fontos.

Egy FDM-alkatrész nem homogén fröccsöntött darab.

A rétegirány számít.

Nagyon.

A gyártói adatlap nagy száma pedig nem teszi automatikusan ugyanolyan erőssé a Z irányú rétegtapadást.

A modell geometriája továbbra is fontosabb lehet, mint a filament

PA6-CF-et választottál.

Edzett nozzle.

Szárító.

Fűtött kamra.

Drága filament.

Aztán úgy fordítod el a modellt, hogy a legnagyobb terhelés pont szét akarja húzni a rétegeket.

Gratulálok.

Sikerült drágán rossz alkatrészt készíteni.

Funkcionális nyomatnál mindig nézd meg:

  • a terhelés irányát;
  • a rétegek orientációját;
  • a falvastagságot;
  • a furatok körüli anyagmennyiséget;
  • a rádiuszokat;
  • a csavarok előfeszítését;
  • és a tartós terhelést.

Egy jó konstrukció PA12-ből gyakran többet ér, mint egy rossz konstrukció PA6-CF-ből.

A legdrágább nylon sem mindig a legjobb választás

Egy PLA konzol eltörik?

A megoldás nem feltétlenül PA-CF.

Lehet, hogy:

  • rossz volt a modell geometriája;
  • kevés volt a fal;
  • rossz irányban nyomtattad;
  • rossz volt a csavar körüli kialakítás;
  • vagy egyszerűen PETG is megoldotta volna.

A műszaki filament akkor jó befektetés, ha a tulajdonságára tényleg szükséged van.

PA-CF-et nyomtatni egy kábelrögzítő klipszhez csak azért, mert „engineering”, nagyjából olyan, mintha versenyfékkel mennél ki a sarki pékségbe.

Működik.

Csak nem ettől lesz jobb a reggeli.

Összefoglalva: melyik nylon mire való?

PA6: ha szívós, kopásálló és nagy mechanikai teljesítményű alkatrész kell, és vállalod a komolyabb nedvességkezelést.

PA12: ha fontos a nylon előnye, de kisebb nedvességérzékenységet és stabilabb méreteket szeretnél.

PA6-CF: ha nagy merevségű, pontos, terhelt műszaki alkatrészt készítesz.

PA12-CF: ha a CF merevsége mellé a PA12 kedvezőbb nedvességviselkedése is fontos.

PA6-GF: ha merev, tartós, robusztus szerkezeti kompozitot keresel.

De egyik választást sem kezdeném a termék nevével.

Először ezt kérdezném:

  • Merevnek kell lennie vagy hajolnia?
  • Kap ütést?
  • Kopik?
  • Éri hő?
  • Éri nedvesség?
  • Mekkora méretváltozás fér bele?
  • Milyen irányban terhelődik?
  • És képes-e a nyomtatóm stabilan feldolgozni az adott anyagot?

A tanulság egy mondatban: ne azt keresd, melyik a „legerősebb nylon filament”, hanem azt, hogy a PA6, PA12, CF vagy GF közül melyik tulajdonságára van valóban szüksége a kész alkatrészednek – mert a legdrágább kompozit is rossz választás, ha rossz problémát próbálsz megoldani vele.