Czas czytania: 4 min.
Nylon jest lekki, a jednocześnie wytrzymały na uderzenia i zmęczenie materiału. W przemyśle znajduje szerokie zastosowanie nie tylko jako surowiec do wyrobów końcowych, ale także jako materiał do prototypowania funkcjonalnych części. Odporność chemiczna nylonu sprawdza się w motoryzacji, elektronice czy branży medycznej, gdzie wymagane są elementy odporne na ścieranie, oleje czy rozpuszczalniki. Jak radzi sobie w druku 3D?
Artykuł powstał we współpracy z autorem zewnętrznym i jest publikowany gościnnie poza naszym standardowym procesem redakcyjnym. Traktuj go jako materiał uzupełniający.
Właściwości nylonu i jego zastosowania
Nylon to materiał z niezwykłą historią, która sięga lat 30. XX wieku, kiedy to został wynaleziony przez zespół w firmie DuPont. Był to pierwszy w pełni syntetyczny poliamid, który odmienił na dobre przemysł tworzyw sztucznych i szybko zdobył popularność na całym świecie. Nylon początkowo wykorzystywano głównie do produkcji pończoch i włókien tekstylnych, które zrewolucjonizowały rynek odzieży, zastępując naturalne, drogocenne materiały pokroju jedwabiu. Z czasem nylon znalazł zastosowanie w coraz bardziej wymagających dziedzinach od przemysłu motoryzacyjnego, przez lotnictwo, aż po produkcję wytrzymałych części mechanicznych. Dziś nylon jest jednym z najbardziej uniwersalnych materiałów używanych tak w przemyśle, jak i codziennym życiu. Dzięki swojej wytrzymałości, elastyczności oraz odporności na ścieranie i chemikalia nylon wykorzystywany jest do produkcji elementów samochodów, sprzętu sportowego, narzędzi, a także coraz częściej w technologii druku 3D, gdzie pozwala na tworzenie funkcjonalnych i trwałych komponentów. Jego obecność można dostrzec praktycznie wszędzie, od ubrań, przez sprzęt domowy, aż po zaawansowane części przemysłowe, co świadczy o jego nieustającej wartości i wszechstronności. Termicznie nylon wykazuje relatywnie wysoką temperaturę topnienia, bo około 250–265°C w zależności od typu. Pod względem technicznym cechuje się wysoką wytrzymałością na rozciąganie w zakresie 40–80 MPa w zależności od rodzaju, a jego moduł elastyczności plasuje się zazwyczaj między 1,5 a 3 GPa. Wykazuje dobrą odporność na zmęczenie oraz udarność, co czyni go odpornym na pękanie pod wpływem powtarzających się obciążeń. Nylon ma stosunkowo niską gęstość, około 1,1 g/cm³, więc wykonane z niego elementy są lekkie. Współczynnik tarcia jest stosunkowo niski, a to ważne przy łożyskach i przekładniach. Warto również zwrócić uwagę na właściwości higroskopijne nylonu. Oznacza to, że materiał chłonie wilgoć z otoczenia. Wilgotny filament i idące za tym problemy omówimy trochę później.
Drukowanie nylonem, czyli wyzwania, trudności w druku i warping
Drukowanie nylonem bywa wyzwaniem dla rozpoczynających przygodę z tym materiałem. Jednym z największych problemów jest wspomniana higroskopijność. Skoro nylon bardzo łatwo chłonie wilgoć z otoczenia, to nawet krótka ekspozycja na wilgotne powietrze sprawia, że filament staje się nasiąknięty wodą. Podczas drukowania objawia się to powstawaniem bąbelków pary w dyszy. Efektem są pękające, kruche warstwy, osłabienie struktury modelu oraz charakterystyczny dźwięk „pstrykania” podczas ekstruzji. Dlatego nylon wymaga odpowiedniego przechowywania w suchych warunkach oraz suszenia przed drukiem. Kolejną trudnością jest skłonność nylonu do warpingu, czyli kurczenia się i odrywania się wydruku od podłoża. To zjawisko jest szczególnie widoczne przy większych modelach i wynika z relatywnie dużych naprężeń termicznych powstających podczas ochładzania materiału. Aby temu zapobiec nylon drukuje się na dobrze podgrzewanym stole, zazwyczaj w zakresie 70–100°C, i często korzystając z powierzchni pokrytych specjalnymi klejami lub taśmami poprawiającymi adhezję. W przypadku bardziej zaawansowanych drukarek pomocna bywa również zamknięta komora, która stabilizuje temperaturę otoczenia i ogranicza gwałtowne ochładzanie się warstw. Oprócz tego nylon wymaga wyższej temperatury ekstrudera niż standardowe PLA czy ABS, bo zwykle między 240 a 270°C. Niesie to ze sobą dodatkowe wyzwania sprzętowe i konieczność stosowania dysz odpornych na ścieranie. Z tego powodu druk nylonem wymaga nie tylko dobrego przygotowania filamentu, ale również odpowiedniego ustawienia parametrów druku i świadomości potencjalnych problemów. Mimo tych trudności, efekty warte są zachodu, bo modele z nylonu cechuje wytrzymałość i funkcjonalność, która w wielu zastosowaniach jest nie do zastąpienia.
Druk 3D zaczyna się w Botland
Znajdziesz u nas drukarki 3D, filamenty, części i akcesoria, a także elektronikę, Arduino, Raspberry Pi i rozwiązania dla programistów oraz makerów. Sprawdź pełną ofertę.
Druk 3D i nylon dla zaawansowanych
Powiedzmy to wprost: ze względu na wymagające właściwości nylonu drukowanie nim najlepiej rozpocząć dopiero po opanowaniu prostszych filamentów PLA czy PETG. Nylon wymaga precyzyjnej kontroli temperatury i warunków druku, dlatego ważny jest wybór odpowiedniej drukarki 3D. Przede wszystkim urządzenie musi posiadać podgrzewany stół roboczy, najlepiej z regulacją temperatury do co najmniej 100°C. Bez tego trudno mówić o wyeliminowaniu warpingu. Dodatkowo bardzo pomocna jest zamknięta komora i utrzymanie stabilnej temperatury otoczenia, które zapobiegnie szybkiemu chłodzeniu się warstw i naprężeniom materiału. Ekstruder i dysza powinny być wykonane z materiałów odpornych na ścieranie zwłaszcza, jeśli filament jest modyfikowany włóknem węglowym. Nylon wymaga także pracy w temperaturach od 240 do 270°C, dlatego ważne jest, by drukarka miała niezawodny system grzewczy i możliwość precyzyjnej kontroli temperatury. Dla osób początkujących najlepszym rozwiązaniem jest najpierw nabranie doświadczenia na prostszych filamentach i dopiero później przejście do nylonu. Zawsze podkreślamy, ze nylon to materiał przede wszystkim do zadań specjalnych. Wszak nie każdego interesują przekładnie, tuleje, różne techniczne części, które muszą wytrzymać dużo i długo działać. Jeśli chcemy stworzyć w drukarce 3D coś ładnego, ozdobnego albo gadżet, to lepiej sięgnąć po filamenty PLA, PETG, drewnopodobne i PLA Silk. Są dużo łatwiejsze w druku, mniej kapryśne, mają fajne wykończenia i nie trzeba się tak bardzo martwić o warping i wilgoć. Egzotyczne warianty w kwestii designu z rodziny wood, silk czy glow in the dark, które w praktyce bazują na prostych i sprawdzonych filamentach, znajdziesz w sklepie Botland. Znajdziesz też u nas filamenty nylonowe do przekładni, tulei, elementów maszyn i prototypów funkcjonalnych, z którymi nie każdy się zaprzyjaźni, ale gdy już to się uda, to możliwości są praktycznie nieograniczone.
