پرینت سه بعدی با فیلامنت نایلون PA12
آشنایی اولیه با نایلون
نایلون (همچنین به عنوان پلی آمید یا PA شناخته می شود) یک ماده انعطاف پذیر و قوی است که اکثر مردم تقریباً هر روز با آن روبرو می شوند. از نایلونها در تولید لباس های ورزشی استفاده میشود زیرا منسوجات را قوی تر می کند. همچنین به دلیل مقاومت در برابر سایش، برای چرخ های چمدان نیز مورد استفاده قرار میگیرند. به علاوه از این ماده در تولید منیفولدهای ورودی خودرو و محفظه لوازم الکترونیکی نیز استفاده میشود زیرا بادوام، سبک وزن و مقاوم در برابر حرارت است.
ماده پرینت سه بعدی PA12 که به عنوان نایلون 12 نیز شناخته می شود، یک ترموپلاستیک مهندسی محبوب است که در چاپ سه بعدی استفاده می شود. این فیلامنت بخشی از خانواده پلیمرهای نایلونی است و به دلیل استحکام، دوام و مقاومت شیمیایی استثنایی آن ارزشمند است.
PA12 مخفف پلی آمید 12 است که نوعی پلیمر ترموپلاستیک متعلق به خانواده پلی آمیدها یا نایلون ها است. PA12 در حقیقت پلیمریزاسیون 12-آمینودودکانوئیک اسید یا مولکول های لورولاکتام است. پلیمریزاسیون فرآیند شیمیایی است که در آن مولکول‌های کوچکی به نام مونومر به هم می‌پیوندند و ساختارهای بزرگ‌تر و پیچیده‌تری به نام پلیمر تشکیل می‌دهند.
PA12 به دلیل خواص مکانیکی مطلوب و تطبیق پذیری آن معمولاً در کاربردهای مختلف صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد. نایلون PA12 زیست سازگار نیز هست، بنابراین میتوان آن را در محصولات ارتوپدی مانند قالب‌ها و بریس‌های پرینت سه بعدی به کار گرفت. در پرینت سه بعدی، PA12 اغلب با استفاده از فناوری به نام تف جوشی لیزری انتخابی (SLS) پردازش می شود. در طول فرآیند SLS، یک لیزر پرقدرت به طور انتخابی پودر نایلون را لایه به لایه ذوب میکند و امکان ایجاد هندسه‌های پیچیده و نمونه‌های اولیه کاربردی یا قطعات نهایی را فراهم میکند.
PA12 استحکام کششی و مقاومت در برابر ضربه بالایی را نشان می‌دهد و برای کاربردهایی که به استحکام و چقرمگی مکانیکی نیاز دارند، مناسب است.
در برابر بسیاری از مواد شیمیایی و حلال ها مقاومت می کند و برای قطعاتی که در معرض محیط های خشن قرار دارند مناسب است.
PA12 دارای درجه ای از انعطاف پذیری است، که ساخت قطعات با درجه ای از انطباق یا انعطاف پذیری را ممکن میکند.
در دماهای بالا عملکرد خوبی دارد و خواص مکانیکی خود را در شرایط حرارتی سخت حفظ می کند.
PA12 می تواند در هنگام پرینت سه بعدی به سطح صافی برسد و نیاز به پس پردازش گسترده را کاهش دهد.
به کمک PA12 میتوان قطعات پیچیده، سبک و کاربردی مختلفی را تولید کرد که برای طیف وسیعی از کاربردها در صنایع مناسب است.
مزایای نایلون PA12
PA12 استحکام کششی و مقاومت بالایی در برابر ضربه از خود نشان می دهد و برای تولید قطعاتی که نیاز به مقاومت در برابر تنش های مکانیکی و محیط های سخت دارند، مناسب است.
در برابر بسیاری از مواد شیمیایی از جمله روغن ها، گریس ها و حلال های مختلف مقاوم است که کاربردهای بالقوه آن را برای قطعات کاربردی و صنعتی گسترش می دهد.
PA12 را می توان برای چاپ طیف گسترده ای از اندازه ها و هندسه های قطعات، از اجزای پیچیده کوچک گرفته تا مجموعه های بزرگ و پیچیده استفاده کرد، که آن را برای نیازهای کاربردی مختلف همه کاره می کند.
همچنین، نایلون به شدت کشسان است. به طوری که قادر است به اندازه ۳۳ درصد از طول اولیه خود کشیده شود و دوباره شکل اولیه خود را بازیابد.
نسبت استحکام به وزن خوبی را ارائه می دهد و برای کاربردهایی که کاهش وزن مهم است، مانند صنایع خودروسازی و هوافضا، ایده آل است.
از مواد میتوان برای ایجاد طرح‌های پیچیده و پیچیده‌ای استفاده کرد که ساخت آنها با استفاده از روش‌های سنتی ممکن است چالش‌برانگیز یا غیرممکن باشد و آزادی طراحی قابل توجهی را ارائه دهد.
معایب نایلون PA12
PA12 تمایل به جذب رطوبت از هوا دارد، که می تواند خواص مکانیکی آن را در طول زمان، به ویژه در محیط های مرطوب، تحت تاثیر قرار دهد. نگهداری مناسب و درمان های پس از پردازش برای کاهش این مشکل ضروری است.
در طول فرآیند چاپ سه بعدی، PA12 ممکن است مستعد تاب برداشتن یا جمع شدگی باشد، به خصوص در قطعات بزرگ یا ضخیم. چسبندگی مناسب بستر چاپ و کنترل های محیطی برای به حداقل رساندن این اثرات مهم هستند.
در حالی که قطعات PA12 می‌توانند سطح نسبتاً صافی از چاپگر داشته باشند، مراحل پس از پردازش اضافی برای بهبود زیبایی‌شناسی یا ویژگی‌های عملکردی ممکن است لازم باشد و زمان و تلاش بیشتری را به فرآیند تولید اضافه کند.
PA12 می تواند در مقایسه با برخی دیگر از مواد پرینت سه بعدی گران تر باشد، که می تواند بر هزینه کلی تولید، به ویژه برای قطعات بزرگ یا حجمی تأثیر بگذارد.
در حالی که PA12 پایداری حرارتی خوبی از خود نشان می دهد، ممکن است برای کاربردهایی که نیاز به قرار گرفتن در معرض طولانی مدت در دمای بسیار بالا دارند، مناسب نباشد، زیرا نقطه ذوب نسبتاً پایینی در مقایسه با برخی پلاستیک های مهندسی دیگر دارد.
همه PA12ها یکسان نیستند. اگرچه PA12 به نوع خاصی از پلیمر اشاره دارد، اما تغییرات زیادی در فرمولاسیون و خواص آن وجود دارد. مارک‌های مختلف PA12 را میتوان با فرآیندهای مختلف تولید که بر عملکرد مواد تأثیر می‌گذارد، در بازار یافت. سازندگان نایلون های PA12افزودنی های مختلفی را نیز برای برآوردن الزامات عملکردی خاص اضافه می کنند و اغلب فرمول های اختصاصی PA12 خود را دارند.
در واقع، برخی از سازندگان و فروشندگان PA12 را خواهید یافت که نایلون خود را به عنوان PA12 (یا PA6 یا PA11) معرفی نمی‌کنند، در عوض تصمیم میگیرند نام آن را چیزی اختصاصی بگذارند. به عنوان مثال، DuraForm ProX PA و ProX HST هر دو مواد PA12 هستند که توسط 3D Systems برای استفاده در فناوری چاپ سه بعدی لیزری انتخابی آنها توسعه یافته اند. ProX PA یک نایلون برای مواد غذایی است در حالی که ProX HST توسط شرکت برای کاربردهای دمای بالا توصیه می شود.
افزودنی‌های PA12 اغلب مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش یا حرارت، تاخیر در شعله و قابلیت چاپ را بهبود می‌بخشند. همچنین PA12 با تقویت‌کننده‌هایی مانند الیاف کربن یا شیشه اضافه شده برای افزایش خواص مکانیکی مانند استحکام، سفتی یا ثبات ابعادی وجود دارد. PA12 “پایدار” به شکل PA12 بازیافتی نیز در بازار وجود دارد، برای مثال، برند PowderMonkey rePA12 ترکیبی از PA12 بازسازی شده با بخشی از PA12 بکر است که برای چاپگرهای SLS رومیزی کم مصرف طراحی شده است. برخی از تولیدکنندگان PA12 ممکن است ادعا کنند که محصول آنان “قابلیت استفاده مجدد بالا” دارند، به این معنی که می توانید پودر باقی مانده از چاپ را با درصد بالاتری نسبت به سایر PA12 مجددا استفاده کنید. به عنوان مثال، به جای 50٪ پودر استفاده مجدد تا 50٪ پودر بکر، می توانید از 60٪ استفاده مجدد یا بیشتر استفاده کنید. این باعث صرفه جویی در مصرف پودر و هزینه کلی می شود.
حداقل/حداکثر مقاومت کششی نهایی (MPa) | 43-50 |
حداقل/حداکثر ضریب کشش (MPa) | 1550-1850 |
حداقل/حداکثر ازدیاد طول در شکست (%) | 15-25 |
حداقل/حداکثر ضریب خمشی | 1510-1600 |
چگالی قطعه (g/cm3) | 0.9 |
با این حال، همانطور که در بالا ذکر شد، تولید کنندگان ممکن است PA12 خود را به گونه ای فرموله کنند که بسیار انعطاف پذیرتر از این ویژگی های عمومی یا سفت تر و… باشد.
همین الان سفارش خود را ثبت کنید!
مانند هر فرآیند همجوشی بستر پودری، مواد استفاده نشده یا باقیمانده زیادی از هر دوره پرینت سه بعدی وجود دارد. خوشبختانه، PA12 را می توان چندین بار ذوب و دوباره پردازش کرد بدون اینکه خواص آن کاهش یابد. این بدان معنی است که پودر باقیمانده شما را می توان دوباره در قیف انداخت و برای چاپ بعدی استفاده کرد، اما نه همیشه بدون مخلوط کردن مقداری پودر تازه و استفاده نشده. همچنین محدودیت هایی نیز برای تعداد دفعات استفاده مجدد از پودر مشابه به منظور جلوگیری از کاهش کیفیت قطعه تولیدی، وجود دارد.
اگر قطعات PA12 ایی را پرینت سه بعدی می کنید که در یک صنعت تحت نظارت یا استاندارد مورد استفاده قرار می گیرند، ممکن است نتوانید از چیزی جز پودر 100٪ بکر استفاده کنید. با این حال، بسته به ویژگی های مکانیکی که قطعه شما نیاز دارد، می توانید تا 100٪ استفاده مجدد کنید. با این وجود معمولا 60٪ -70٪ استفاده مجدد رایج تر است.کاهش آن درصد ریمیکس (یا نرخ تازه سازی) باید هزینه کلی چاپ سه بعدی شما را کاهش دهد، که برای تولید کنندگان حائز اهمیت است زیرا سازندگان به دنبال تولید حجم بیشتری از قطعات با همان مواد اولیه هستند. با این حال، به خاطر داشته باشید که نرخ تازه‌سازی فقط یک موضوع مادی نیست. چاپگر شما نیز بر نرخ تازه سازی شما تأثیر می گذارد. نایلون PA12 به طور کلی قابل بازیافت است. با این حال، قابلیت بازیافت یک محصول نایلونی خاص PA12 به عوامل مختلفی مانند فرمولاسیون و مواد افزودنی آن بستگی دارد. فرآیند بازیافت معمولاً شامل جمع‌آوری محصولات نایلونی PA12 استفاده شده، ذوب کردن آنها و تبدیل مواد به محصولات جدید است، اما این تنها زمانی امکان‌پذیر است که همان نوع و برند PA12 بازیافت شود.معمولاً می‌توانید نمونه‌های اولیه قدیمی و چاپ‌های ناموفق خود را به یک مرکز بازیافت صنعتی ارسال کنید.
PA12 (یا همان nylon12) و PA11 (یا همان nylon11) هر دو نوعی از مواد پلی آمیدی (نایلون) هستند که در کاربردهای مختلف از جمله چاپ سه بعدی استفاده می شوند. هنگام انتخاب بین PA12 و PA11 برای پرینت سه بعدی، مهم است که الزامات خاص محصول خود از جمله خواص مکانیکی، مقاومت شیمیایی، عوامل محیطی و هزینه را در نظر بگیرید تا مشخص کنید کدام ماده به بهترین وجه با هدف مورد نظر مطابقت دارد. در جدول زیر به مقایسه مزایا و معایب این دو ماده میپردازیم:
نایلون PA11
- PA11 از منابع تجدید پذیر مشتق شده است، که آن را به گزینه ای سازگارتر با محیط زیست در مقایسه با PA12 تبدیل می کند.
- مشابه PA12 در برابر روغن ها، گریس ها و مواد شیمیایی مختلف مقاومت نشان می دهد.
- PA11 انعطاف پذیری و مقاومت خوبی در برابر ضربه دارد و برای کاربردهایی که به این ویژگی ها نیاز دارند مناسب است.
- مقاومت خوبی در برابر اشعه ماوراء بنفش (UV) نشان می دهد و عملکرد آن در فضای باز را افزایش می دهد.
- PA11 دارای خواص زیست سازگاری خوبی است که به آن اجازه می دهد در کاربردهای پزشکی و مراقبت های بهداشتی استفاده شود.
- 1.PA11 ممکن است مقاومت دمایی کمتری نسبت به PA12 داشته باشد.
- ممکن است خواص مکانیکی کمی کمتر در مقایسه با PA12 داشته باشد، مانند استحکام کششی و مقاومت در برابر ضربه.
- در حالی که PA11 از منابع تجدید پذیر مشتق می شود، می تواند در مقایسه با برخی دیگر از مواد چاپ سه بعدی گران تر باشد.
نایلون PA12
- PA12 استحکام کششی بالا و مقاومت خوبی در برابر ضربه نشان می دهد و برای کاربردهایی که نیاز به قطعات بادوام و قوی دارند مناسب است.
- در برابر روغن ها، گریس ها و بسیاری از حلال ها مقاوم است و کاربرد بالقوه خود را در محیط های صنعتی گسترش می دهد.
- می توان از آن برای چاپ طیف گسترده ای از اندازه ها و هندسه های قطعات استفاده کرد که انعطاف پذیری طراحی را ارائه می دهد.
- PA12 نسبت استحکام به وزن خوبی را ارائه می دهد و آن را برای کاربردهای حساس به وزن ایده آل می کند.
- مقاومت در برابر سایش خوبی دارد و آن را برای قطعاتی که در معرض اصطکاک و سایش قرار دارند مناسب می کند.
- PA12 تمایل به جذب رطوبت از هوا دارد که می تواند به مرور زمان بر خواص آن تأثیر بگذارد.
- ممکن است در طول فرآیند چاپ سه بعدی، به خصوص در قطعات بزرگ یا ضخیم، مستعد تاب برداشتن باشد.
- ممکن است مراحل اضافی پس از پردازش برای بهبود پرداخت سطح یا خواص عملکردی لازم باشد.
- در مقایسه با سایر مواد پرینت سه بعدی می تواند نسبتاً گران باشد.
- PA12 ممکن است برای قرار گرفتن طولانی مدت در دمای بسیار بالا مناسب نباشد.
PA12 معمولا خاکستری یا سیاه است اما می توان آن را در رنگ سفید نیز یافت که بهترین گزینه برای افزودن رنگ است. این ماده معمولا به راحتی با استفاده از دستگاه رنگ آمیزی DyeMansion در پس پردازش رنگ می شود، اما می توانید به سادگی خودتان نیز به آن رنگ اضافه کنید.
PA12 در بخش خودرو برای ساخت قطعاتی مانند خطوط سوخت، خطوط ترمز، روکش کابل، لوله های ترمز هوا و سایر قطعات زیر کاپوت به دلیل مقاومت در برابر ضربه، دوام و مقاومت بالا استفاده می شود.
در این صنعت از PA12 به دلیل نسبت استحکام به وزن بالا، مقاومت در برابر سایش و دوام در تولید قطعات سبک و مستحکم مانند کانال های هوا، براکت ها، گیره ها و بست ها استفاده می شود.
PA12 به دلیل مقاومت در برابر سایش عالی و توانایی مقاومت در برابر بارهای سنگین برای تولید قطعات مختلف صنعتی از جمله چرخ دنده، بلبرینگ، غلتک، بوشینگ و قطعات سیستم نوار نقاله استفاده می شود.
PA12 به دلیل مقاومت در برابر ضربه، ماهیت سبک وزن و انعطاف پذیری طراحی، برای ایجاد انواع محصولات مصرفی، از جمله کالاهای ورزشی، ظروف آشپزخانه، و اجزای دستگاه های الکترونیکی استفاده می شود.
PA12 به دلیل زیست سازگاری، دوام و مقاومت در برابر روش های استریلیزاسیون برای کاربردهای تجهیزات پزشکی مانند ابزار جراحی، بریس های ارتوپدی و تجهیزات تنفسی استفاده می شود.
PA12 همچنین اغلب در فرآیندهای چاپ سه بعدی تف جوشی لیزری انتخابی (SLS) برای تولید نمونه های اولیه کاربردی، قطعات سفارشی و اجزای مصرف نهایی با خواص مکانیکی خوب و آزادی طراحی استفاده می شود.
