尼龍在增材制造領域是極為常見的聚合物材料。作為熱塑性塑料,其目前以粉末或長絲形式供應,適用于SLS(選擇性激光燒結)、多噴射融合(MJF)乃至熔融材料沉積等技術。它也被稱作聚酰胺(PA):這類塑料依據(jù)化學成分,尤其是所含碳原子數(shù)量進行分類——在3D打印市場中,最知名的當屬PA12、PA11,以及用于FDM工藝的PA6。
尼龍的生產(chǎn)與核心特性
尼龍的起源可追溯至1935年,當時華萊士·卡羅瑟斯在杜邦化學公司實驗室中首次合成尼龍6.6。該材料于1937年獲得專利,1938年實現(xiàn)商業(yè)化,至今仍是應用最廣泛的品種之一。尼龍憑借其彈性與強度,最初主要用于紡織工業(yè):1940年,它首次被用于生產(chǎn)女式絲襪。
工業(yè)領域常用的尼龍主要有PA11和PA12兩種。有趣的是,二者不僅因單個碳原子差異被區(qū)分,起源也截然不同:PA11由蓖麻油(天然可再生資源)制成,而PA12源自石油。尼龍的來源及其環(huán)境影響一直是業(yè)界討論的熱點。若條件允許,用戶更傾向選擇PA11,因其對與皮膚接觸的物體具有更優(yōu)特性。但需指出的是,PA11也并非完全環(huán)?!捎诨厥涨烙邢?,它最終可能與其他塑料一樣被填埋處理。
在3D打印中,尼龍粉末的重復利用是一大優(yōu)勢。以HPMultiJetFusion工藝為例,其使用PA12、PA11等聚酰胺時,未使用的粉末(約70%)可與新粉末混合再利用,大幅減少浪費。
3D打印中的尼龍工藝特性
若考慮用于擠出式3D打印的長絲形態(tài)尼龍,主要類型為PA6。它具備諸多優(yōu)異特性,如柔韌性、抗沖擊性、耐磨性,機械性能與ABS相近。但需注意,尼龍與3D打印板粘附困難,因此打印機需配備加熱板(溫度約80℃)。存儲時也需謹慎,因其吸濕性強,易吸收環(huán)境水分,可能導致后續(xù)打印問題。此外,其擠出溫度需達250℃左右。尼龍長絲可作為聚碳酸酯的優(yōu)質替代品,因其更易打印、更耐用,尤其適合需要強度的部件制作。
在尼龍粉末的增材工藝應用中,PA12因極高的機械與熱性能成為行業(yè)最常用材料:它硬度高,即使在低溫環(huán)境下仍堅固,耐應力且吸濕性極低。此外,其后處理(如上漆、染色)也較為便捷。PA11同樣以粉末形式存在,與PA12共享諸多特性,但也存在關鍵差異:PA11熱穩(wěn)定性更優(yōu),抗光與抗紫外線能力更強,且彈性良好。用PA11打印的零件耐用性更高,是生產(chǎn)功能原型或需重要機械性能的最終零件的理想選擇。但需注意,PA11比PA12更易吸濕。
尼龍在3D打印中的典型應用
尼龍是一種極具實用性且應用廣泛的材料。其柔韌性與耐久性使其非常適合汽車行業(yè),例如制造耐摩擦、抗變形的零件。此外,它還可用于生產(chǎn)齒輪、鉸鏈,或替代注塑成型中的部分塑料。值得一提的是,尼龍具備生物相容性,可用于制造假肢等與皮膚接觸的部件。同時,作為非研磨材料,它尤其適用于高使用率的物品及易磨損的內(nèi)飾部件。最后,尼龍易于涂漆處理,可提升外觀吸引力。
通過合理選擇尼龍類型(PA6、PA11、PA12)并優(yōu)化工藝參數(shù),其可在3D打印中實現(xiàn)從原型到功能部件的多樣化應用,成為增材制造領域不可或缺的材料選擇。
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