چاپ سه بعدی با نایلون 6: چالش ها ، پیشرفت ها و برنامه ها

مقدمه

نایلون 6 ، پلی آمید نیمه کریستالی حاصل از کاپرولاکتام ، به دلیل خاصیت مکانیکی برتر ، پایداری حرارتی و مقاومت شیمیایی به طور گسترده در کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد. با تکامل فن آوری های تولید افزودنی ، استفاده از ترموپلاستیک های درجه مهندسی مانند نایلون 6 در چاپ سه بعدی مورد توجه قرار می گیرد. با این حال ، چاپ سه بعدی نایلون 6 به دلیل رفتار مادی ، چالش های خاصی را ارائه می دهد. این مقاله نگاهی عمیق به زنده بودن ، محدودیت ها و پتانسیل نایلون 6 در چاپ سه بعدی ارائه می دهد.

1. درک نایلون 6: خصوصیات مواد

نایلون 6 استحکام کششی بالا ، مقاومت در برابر ضربه و مقاومت در برابر سایش عالی را ارائه می دهد. ویژگی های کلیدی عبارتند از:

نقطه ذوب: 220-225 درجه سانتیگراد

دمای انتقال شیشه (TG): 50 درجه سانتیگراد

جذب رطوبت: حداکثر 9 ٪ وزن

رفتار مکانیکی: سختی و مقاومت در برابر خستگی

مقاومت شیمیایی: در برابر روغن ها ، حلالها و بیشتر مواد شیمیایی قوی است

این خصوصیات نایلون 6 را برای قطعات مکانیکی ، چرخ دنده ها ، یاتاقان ها و اجزای ساختاری ایده آل می کند.

2. چالش های موجود در چاپ سه بعدی نایلون 6

در حالی که نایلون 6 برای اهداف مهندسی مطلوب است ، ذاتاً برای چاپ سه بعدی بهینه نمی شود. چالش های اصلی عبارتند از:

الف) پیچ و تاب بالا و انقباض
نایلون 6 تبلور قابل توجهی را نشان می دهد و منجر به انقباض حرارتی قابل توجهی در هنگام خنک کننده می شود.

بدون محفظه گرم و محیط چاپ مناسب ، قطعات ممکن است لایه لایه یا پیچ خورده باشند.

ب) حساسیت به رطوبت
نایلون 6 هیگروسکوپی است و رطوبت را به سرعت از هوا جذب می کند.

حتی رطوبت جزئی می تواند به دلیل هیدرولیز در هنگام اکستروژن منجر به کیفیت چاپی ضعیف شود که باعث حباب و لایه های ضعیف می شود.

ج) دمای چاپ بالا
اکستروژن به طور معمول به دمای 250-270 درجه سانتیگراد نیاز دارد.

این امر به انتهای گرم تمام فلز و تختخوابهای چاپی قادر به حفظ 90-110 درجه سانتیگراد است.

3. راه حل های فناوری و نوآوری های مادی

برای غلبه بر این محدودیت ها ، چندین پیشرفت باعث شده است که نایلون 6 برای تولید مواد افزودنی قابل دسترسی باشد:

الف) ترکیب مواد و کوپلیمرها
تولید کنندگان برای بهبود قابلیت چاپ ، کاهش پیچ و تاب و تقویت پایداری بعدی ، مخلوط های نایلونی 6 را با مواد افزودنی (به عنوان مثال ، فیبر شیشه ای ، فیبر کربن یا الاستومرها) ایجاد می کنند.

نایلون 6/6 و نایلون 12 به دلیل جذب رطوبت پایین و کاهش انقباض ، گاهی اوقات به عنوان گزینه های دیگر استفاده می شوند.

ب) سیستم های خشک کردن و ذخیره سازی
رشته باید قبل از استفاده کاملاً خشک شود (به طور معمول 80 درجه سانتیگراد به مدت 6-8 ساعت).

خشک کن رشته های تخصصی و محلول های ذخیره سازی مهر و موم شده معمولاً استفاده می شود.

ج) اتاق های گرم و چاپگرهای پیشرفته FFF
چاپگرهای FFF درجه صنعتی (ساخت رشته ذوب شده) با اتاق های ساخت گرم ، با کنترل دمای محیط ، پیچ و تاب را کاهش می دهند.

چاپگرها و تختخوابهای چاپ شده با وسایل چسبندگی (به عنوان مثال ، چسب PVA ، ورق های PEI) باعث افزایش پیوند لایه و ثبات جزئی می شوند.

4. روش های چاپ سه بعدی برای نایلون 6

الف) ساخت رشته ذوب شده (FFF/FDM)
بیشترین روش برای نایلون 6.

به نازل های سخت شده برای انواع تقویت شده با فیبر به دلیل سایش نیاز دارد.

ب) لیزر انتخابی (SLS)
مناسب تر برای فرم های پودر نایلون 6.

امکان هندسه های پیچیده را فراهم می کند و ساختارهای پشتیبانی را از بین می برد.

خصوصیات مکانیکی برتر و ایزوتروپی را ارائه می دهد.

ج) نوآوری های اکستروژن مواد
سیستم های چند ماده ای به چاپ نایلون 6 با مواد پشتیبانی مانند PVA یا پشتیبانی از Breakaway اجازه می دهند.

نازل های گرم شده چند منطقه ای کنترل جریان را بهبود می بخشند.

5. برنامه های صنعتی

به لطف عملکرد قوی آن ، نایلون 6 با چاپ سه بعدی استفاده می کند:

خودرو: اجزای زیر هود ، مجاری و کلیپ ها

هوافضا: براکت ها ، محوطه ها و اجزای کابین

تولید: جیگ ها ، وسایل ، ابزار و قطعات استفاده نهایی

کالاهای مصرفی: چرخ دنده های با کارایی بالا ، تجهیزات ورزشی و پوشیدنی

6 بهترین شیوه ها برای چاپ موفق نایلون 6

رشته قبل از خشک کردن: از خشک کن اختصاصی استفاده کنید یا حداقل 6 ساعت در دمای 80 درجه سانتیگراد بپزید.

تنظیم چاپگر: از یک چاپگر محصور با یک محفظه گرم شده (60 درجه سانتیگراد) ، داغ (260 درجه سانتیگراد) و تختخواب (100 درجه سانتیگراد) استفاده کنید.

سرعت چاپ: سرعت متوسط (30-60 میلی متر در ثانیه) برای اطمینان از چسبندگی لایه.

چسبندگی لایه اول: از سطح چسب ، ورق PEI یا سطوح ساخت سیر استفاده کنید.

پس از پردازش: قطعات بازپخت می توانند نایلون 6 را برای تقویت قدرت بیشتر تبلور دهند.

پایان

نایلون 6 در واقع می تواند چاپ سه بعدی باشد ، اگرچه خواستار استفاده دقیق از مواد و تجهیزات تخصصی است. پیشرفت های اخیر در فرمولاسیون رشته ها ، فناوری چاپگر و علم مواد ، استفاده از نایلون 6 در گردش کار تولید افزودنی حرفه ای را به طور فزاینده ای امکان پذیر کرده است. برای صنایعی که در نمونه های اولیه کاربردی یا اجزای استفاده نهایی به مواد با کارایی بالا نیاز دارند ، نایلون 6 گزینه ای قانع کننده را ارائه می دهد-پیش بینی می شود که چالش های آن به درستی مورد بررسی قرار می گیرد. $ $