3D打印中尼龍有哪些特點？

魔猴君  知識堂   270天前

尼龍是增材制造領域非常常見的聚合物。這種熱塑性塑料目前以粉末或長絲形式提供，適用于SLS、多噴射融合甚至熔融材料沉積等技術。它也稱為聚酰胺(PA)：這些塑料根據其化學成分，特別是根據其所含碳原子數進行分類-3D打印市場上最著名的無疑是PA12和PA11，以及PA6用于FDM。但尼龍在3D打印中有何特點呢？通常使用這種聚合物設計哪些應用？本文將為大家解惑。

尼龍的生產及特點

尼龍出現于1935年，由華萊士·卡羅瑟斯(Wallace Carothers)在他工作的杜邦化學公司的實驗室中首次合成，獲得了尼龍6.6。第一種材料于1937年獲得專利，并于1938年商業化，至今仍然是最廣泛使用的材料。尼龍因其彈性和強度而主要用于紡織工業：它于1940年首次用于生產女式絲襪。即使在3D打印中，這種材料最吸引人的特性之一就是它的靈活性。另一方面，尼龍6最初由Paul Schlack在IG Farben實驗室生產，并于1941年獲得專利。所有其他形式的尼龍都較晚。

尼龍6（圖片來源：巴斯夫）

除了已經提到的之外，工業上廣泛使用的尼龍有兩種：PA11和PA12。有趣的是，它們不僅以單個碳原子來區分，而且起源也截然不同。PA11由蓖麻油（一種天然可再生資源）制成，而PA12由石油制成。尼龍的起源及其對環境的影響是很多爭論的話題。如果可能，用戶更喜歡PA11而不是PA12，因為它對于與皮膚接觸的物體具有有趣的特性。但必須說的是，即使是PA11也不是完全環保的，因為往往沒有地方回收它，因此它像其他類型的塑料一樣被扔掉。

發展

在3D打印方面，需要注意的是，粉末形式的尼龍可以重復用于多次打印。特別是，HP Multi Jet Fusion工藝因使用PA12和PA11等聚酰胺而聞名，并且與SLS技術相比具有更高的刷新率。大約70%的粉末在3D打印過程中沒有使用，而是與新粉末混合以最大程度地減少浪費。

尼龍粉末廣泛用于增材制造（照片來源：Materialise）

3D打印中的尼龍

如果我們考慮用于擠出3D打印并因此呈長絲形式的尼龍，我們將主要找到PA6。它具有許多吸引人的特性，如柔韌性、抗沖擊性和耐磨性，以及類似于ABS的機械性能。但請注意，由于尼龍難以粘附到3D打印板上，因此3D打印機內需要有加熱板（約80°C）。存儲材料時還需要小心，因為它會快速吸收周圍的所有濕度（吸濕材料），這可能會使以后的打印變得更加復雜。此外，需要約250°C的擠出溫度。尼龍絲是聚碳酸酯的良好替代品，因為它們更容易打印、更耐用，并且非常適合打印需要強度的部件。

照片來源：Sharebot

關于尼龍粉末在增材工藝中的使用，PA12因其極高的機械和熱性能而在行業中最為常見：它非常堅硬，即使在極低的溫度下也很堅固，耐應力且吸濕性極低。此外，它很容易進行后處理（油漆、染色等）。PA11也以粉末形式存在，與PA12具有許多相同的特性，但也有一些重要的區別。它具有更好的熱穩定性，更好的抗光和抗紫外線能力，以及良好的彈性。用PA11打印的零件還具有更高的耐用性，使其成為生產功能原型或具有重要機械性能的最終零件的理想材料。但需要注意的是，PA11比PA12吸收更多的水分。

尼龍在3D打印中的應用

尼龍是一種非常有用且用途廣泛的材料。它的特點是柔韌性和抵抗力，這使得它非常適合汽車行業的應用，例如制造耐摩擦和變形的零件。它還用于制造齒輪、鉸鏈，或替代注塑成型中使用的某些塑料。此外，它還具有生物相容性，這意味著它可以用來制造假肢和其他與皮膚接觸的部件。最后，它是一種非研磨材料，非常適合高使用率物品和易磨損的內飾部件。它還可以輕松地進行涂漆，使其看起來更有吸引力。

采用PA12的3D打印部件（照片來源：惠普）

編譯整理：3dnatives