Những gì cần biết về vật liệu in3D Nylon

Trước khi bạn bắt đầu với In 3D Nylon, chúng tôi đã tổng hợp một số thông tin cơ bản mà bạn cần biết. Đọc tiếp để tìm hiểu những ưu điểm, nhược điểm, lịch sử và các ứng dụng của in 3D Nylon

Sợi nhựa nylon và bánh răng in 3D

Nói đến vật liệu in 3D thì phải nhắc đến Nylon là một trong những vật liệu được người dùng chuyên nghiệp ưa chuộng nhất. Cụ thể là do sự phổ biến của nó ngoài thực tế so với in 3D. Nylon có nhiều ứng dụng nhờ các đặc tính độc đáo của nó và lợi ích của việc in 3D có nghĩa là các bộ phận có thể được chế tạo một cách dễ dàng và ít tốn kém.

Thông qua bài viết này, chúng tôi sẽ chia sẻ tất cả những gì bạn nên biết về in 3D Nylon. Nylon có thể được in 3D bằng cách sử dụng ba công nghệ khác nhau, đó là FDM, Selective Laser Sintering (SLS) và MultiJet Fusion (MJF). Tuy nhiên, phạm vi của bài viết này tập trung vào in 3D FDM.

Hiểu NYLON như là một vật liệu thông thường
Thành phần hóa học
Nylon lần đầu tiên được tổng hợp bởi DuPont, công ty hóa chất của Mỹ, vào năm 1935. Họ đã phát triển vật liệu để sử dụng thương mại và kể từ đó Nylon đã trở thành một ứng dụng phổ biến trong nhiều ngành công nghiệp.

Nylon dùng để chỉ một nhóm chất dẻo được gọi là polyamit. Chúng hầu hết là vật liệu bán tinh thể và nói chung rất dai. Nó được tìm thấy trong nhiều biến thể nhưng những biến thể phổ biến nhất là Nylon 6, Nylon 6-6 và Nylon 12. Nó là một vật liệu nhiệt dẻo, tức là nó trở nên mềm khi đun nóng hoặc chất lỏng khi bị nung nóng vượt quá điểm nóng chảy và cứng lại khi làm mát. Quá trình làm nóng và làm mát này có thể được thực hiện nhiều lần mà không ảnh hưởng đáng kể đến các đặc tính hóa học hoặc cơ học vốn có của nó.

Nylons có thể dễ dàng pha trộn với nhiều loại nhựa khác để tạo thành vật liệu tổng hợp, nâng cao các thông số hoạt động của chúng. Điều này được thực hiện rộng rãi trong các ngành công nghiệp ô tô và một số vật liệu tổng hợp phổ biến trong in 3D là nylon chứa thủy tinh và nylon chứa sợi carbon. Nylon là một vật liệu linh hoạt và phù hợp với hầu hết các loại hoạt động sản xuất như ép phun, đùn và sản xuất bồi đắp (trong FDM, SLS & MJF).

Ứng dụng chuyên nghiệp
Nylon là vật liệu phổ biến trong các ngành sản xuất truyền thống và bồi đắp. Ứng dụng đầu tiên của nylon là bàn chải đánh răng, nhưng việc sử dụng nó nhanh chóng lan rộng sang các lĩnh vực khác do đặc tính vật liệu độc đáo của nó.

Bánh xe ván trượt nylon in 3D Nguồn: MatterHackers

Một số ứng dụng phổ biến nhất của vật liệu nylon là:

➜ Trong ngành dệt may, nylon được sử dụng trong sản xuất dây câu cá và bao bì thực phẩm.
➜ Trong ngành công nghiệp thời trang, nylon được sử dụng làm vải để sản xuất các sản phẩm như hàng dệt kim, nội y, áo mưa, áo gió và quần áo thể thao dùng trong thể thao.
➜ Trong ngành công nghiệp điện tử, nylon được sử dụng làm chất cách điện và vỏ công tắc.
➜ Trong ngành công nghiệp ô tô, nylon được sử dụng trong sản xuất các bộ phận như ống nạp, tay nắm cửa và lưới tản nhiệt.
Trong các sản phẩm tiêu dùng, nylon được sử dụng trong đồ thể thao như dây buộc đồ trượt tuyết và bánh xe trượt ván.
➜ Trong sản xuất máy móc cho các bộ phận chuyển động như bánh răng và con lăn.

NYLON trong in 3D
Giống như cách mà nylon đã trở thành một vật liệu phổ biến trong sản xuất truyền thống, nylon đã trở thành một vật liệu phổ biến để sử dụng với máy in 3D. In 3D cung cấp các lợi ích bổ sung của hình học không giới hạn, khả năng lặp lại và tùy chỉnh cũng như khả năng chi trả với khối lượng thấp ( sản xuất số lượng nhỏ).

Tính linh hoạt và độ bền của Nylon giúp các bộ phận in 3D có thành mỏng. Hệ số ma sát thấp với nhiệt độ nóng chảy cao làm cho nó có khả năng chống mài mòn đặc biệt và cho phép nó được sử dụng trong in 3d cho các bộ phận như bánh răng lồng vào nhau.

Nylon thể hiện các tính chất cơ học tương đương với ABS (một vật liệu được sử dụng rộng rãi khác trong sản xuất truyền thống và bồi đắp). ABS được định nghĩa bằng sức chịu tải của nó nhưng khả năng chống mài mòn và mỏi của Nylon làm cho nó vượt trội hơn cho các ứng dụng yêu cầu các đặc tính như vậy.

Ngoài những ưu điểm, nylon có một nhược điểm lớn thường có thể cản trở hiệu suất in của nó – tính hút ẩm, tức là đặc tính hút hơi nước. Thuộc tính này có hại trong việc cung cấp hiệu suất có thể dự đoán được. Nhưng chính đặc tính này giúp nylon dễ dàng trong quá trình xử lý sau với thuốc nhuộm vải và sơn phun, do đó nó thích hợp để sử dụng trong in các mô hình thẩm mỹ (trưng bày).

Đã có trường hợp thành công một bệnh nhân được cấy ghép khung xương chậu bằng titan, một trường hợp khác được cấy ghép xương hàm dưới bằng titan mới. Một bệnh nhân điều khiển xe mô tô có khuôn mặt bị thương nặng trong một vụ tai nạn đường bộ đã được phục dựng lại bằng các bộ phận in 3D.

In sinh học cho phép in 3D các cơ quan nhân tạo, giúp giải quyết các vấn đề về suy tạng ở bệnh nhân nhanh hơn, quan trọng đối với cả bệnh nhân và gia đình họ cũng như các hệ thống chăm sóc sức khỏe.

Các mô in 3D đã được phát triển để thử nghiệm dược phẩm như một phương tiện hiệu quả về chi phí và đạo đức giúp xác định các tác dụng phụ của thuốc và xác nhận liều lượng an toàn.

Thuốc có thể được sản xuất bằng cách sử dụng quy trình in 3D của Binder Jetting. Quá trình này cho phép các viên thuốc được tạo ra rất xốp, do đó cho phép sử dụng liều lượng cao trong một viên thuốc có thể được hòa tan nhanh chóng và dễ tiêu hóa, hữu ích cho việc điều trị các tình trạng như động kinh.

 IN 3D NYLON
Như đã đề cập trước đó, in 3D nylon trong FDM hơi khó nhưng với các công cụ phù hợp, nó có thể được sử dụng để tạo ra kết quả nhất quán. Chúng tôi sẽ bắt đầu với một số thách thức phổ biến với In 3D nylon.

Những thách thức chung với In 3D Nylon
Một thách thức trong in 3D nylon là nylon có tính hút ẩm cao. Ngay cả khi tiếp xúc trong thời gian ngắn với độ ẩm cao cũng có thể dẫn đến dây tóc bị “ướt”, khi in ra, có thể dẫn đến sự không nhất quán về độ chính xác của kích thước và độ bền của bộ phận. Do tính chất này, điều quan trọng là phải bảo quản sợi nhựa nylon ở nơi khô ráo. Máy in 3D FDM chuyên nghiệp được bao bọc để tránh độ ẩm một cách an toàn nhưng đối với người dùng mới làm việc với máy in để bàn DIY hoặc rẻ hơn, vật liệu sẽ tiếp xúc với không khí trong khi in. Điều này làm cho nó dễ bị ẩm. Hơi ẩm được nylon hấp thụ sẽ nóng lên khi nó đi qua lò sưởi và hơi ẩm tạo thành bong bóng chỉ để vỡ ra trong quá trình làm nóng. Sự bùng nổ này để lại những khoảng rỗ có thể nhìn thấy trong các bộ phận được in 3D, dẫn đến đầu ra kém.

Ngoài ra, nylon dễ bị cong vênh. Hiện tượng cong vênh xảy ra khi bản in được làm nguội không đồng đều và bản in bị uốn cong khỏi tấm bàn, làm biến dạng phần được in. Điều này có thể tránh được bằng cách dán lớp giấy in hiệu quả và sử dụng lớp lót đã được gia nhiệt để giữ cho lớp dưới cùng của bản in được làm nóng nhẹ để lớp này dính chặt vào lớp giấy trong suốt thời gian in. Để đề phòng thêm, có thể tắt quạt làm mát (tất cả các máy thái đều có tùy chọn tắt quạt trong khi in) trong khi in bằng nylon.

Người ta cũng khuyến cáo rằng nylon in nên được tiến hành trong một khu vực thông gió tốt do thành phần hóa học của nó.

TÍNH CHẤT VẬT LIỆU FDM NYLON

PARAMETER	Imperial	Metric
Heat Deflection (ASTM 648, 66 psi)	196°F	91°C
Flexural Modulus (ASTM D790, 15 mm/min)	250,000 psi	1,700 MPa
Flexural Strength (ASTM D790, 15 mm/min)	14,000 psi	97 MPa
Tensile Strength at yield (ASTM D638, 50 mm/min)	9500 psi	66 MPa
Tensile Modulus (ASTM D638, 50 mm/min)	>320,000 psi	>2,200 MPa
Strain at Yield – Elongation (%)	>10%	>10%
Notched Impact Strength (ASTM D256)	>3.5 ft-lb/in	>187 J/m

Nguồn bài viết:

Everything you need to know about NYLON 3D Printing