尼龍 3D 打印 – 終極指南
魔猴君 知識堂 445天前
由堅(jiān)韌耐用的尼龍（也稱為聚酰胺或PA）制成的物品隨處可見。它使汽車中的通風(fēng)口和進(jìn)氣歧管耐用且輕便，它使人造草坪能夠在職業(yè)足球比賽中持續(xù)使用，它容納了我們的大部分電子設(shè)備，它還用于制造從滑板輪到工廠齒輪的所有產(chǎn)品
尼龍的特性：
耐用性
靈活性
耐化學(xué)性
抗沖擊性
輕度吸濕（易于染色）
耐陽光照射
高熔點(diǎn)
耐磨
比金屬輕
電絕緣
通過3D打印，創(chuàng)建定制高性能尼龍?jiān)秃妥罱K用途零件的速度很快，這是相對于傳統(tǒng)制造的一個主要優(yōu)勢
尼龍種類
尼龍有多種類別，在這些類別中，有不同的配方、混合物和品牌，我們只是談?wù)摽捎糜?D打?。ㄒ卜Q為增材制造）的尼龍。
用于3D打印的尼龍有長絲和粉末兩種，而且每年都有更多類型的尼龍進(jìn)入市場。有"填充"尼龍，即注入碳纖維、玻璃或其他材料的尼龍；有回收尼龍和復(fù)合尼龍；還有一類新的所謂"可持續(xù)尼龍"，即用可再生資源合成的尼龍。尼龍被認(rèn)為是一種對環(huán)境有害的材料，因?yàn)樗怯梢环N從化石燃料中提取的合成聚合物制成的。在這里，我們將探討尼龍以及哪種3D打印技術(shù)最適合它。讓我們開始吧！
3D打印尼龍功能原型（來源：Formlabs）
用于生產(chǎn)尼龍零件的三種頂級3D打印技術(shù)是：
熔融沉積建模(FDM)
選擇性激光燒結(jié)（SLS）
和多射流融合(MJF)
選擇性激光燒結(jié)(SLS)尼龍
SLS打印需要大量的清潔和后處理，有時是自動化的，有時是手工的（來源：Sinterit）
SLS是最流行的3D打印技術(shù)之一，SLS打印中最常用的材料是尼龍，適用于耐用的夾具和固定裝置、輕型組件以及快速且功能齊全的備件
SLS打印機(jī)使用激光將尼龍聚合物粉末熔融成固體形狀。所生產(chǎn)的零件與注塑尼龍相當(dāng)，但對于獨(dú)特的零件和工具、小批量產(chǎn)品和功能原型而言，3D打印是一種更為經(jīng)濟(jì)的解決方案。3D打印還能將多個零件合并成一個連續(xù)的形狀，并打印出注塑成型或數(shù)控加工無法實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜幾何形狀。
用于炸彈探測的紅外吊桿攝像機(jī)嚴(yán)重依賴于SLS生產(chǎn)的尼龍部件（來源：Sinterit的Deep Analytics）
用于SLS的尼龍粉末材料
SLS 3D打印最常用的尼龍是PA 11和PA 12，但還有更多種類。PA 11粉末用于需要抗紫外線和抗沖擊的部件，而PA 12則是增強(qiáng)部件強(qiáng)度和剛度的首選。此外，還有增強(qiáng)型PA粉末，也稱為尼龍復(fù)合粉末，除尼龍外，通常還含有玻璃或碳纖維顆粒。
某些打印機(jī)的激光器功率不夠大，無法打印所有尼龍材料。請務(wù)必向打印機(jī)制造商咨詢哪些材料可以使用，因?yàn)殡m然有些材料一般可以使用，但除非在經(jīng)過認(rèn)證的機(jī)器上打印，否則打印出來的效果可能無法達(dá)到承諾的強(qiáng)度或柔韌性。
具有開放式材料系統(tǒng)的SLS打印機(jī)可以使用由同樣廣泛的制造商提供的各種材料生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)零件，因此您在選購時可以有一些選擇。封閉系統(tǒng)SLS打印機(jī)只能使用一家制造商推薦的材料（通常是打印機(jī)制造商推薦的材料）。
打印完成后，零件完全被未燒結(jié)的粉末包裹，這也是燒結(jié)零件的支撐。幸運(yùn)的是，利用SLS技術(shù)，50%到70%的未燒結(jié)粉末可以重新用于未來的打印。從可持續(xù)發(fā)展的角度來看，這比傳統(tǒng)制造更具優(yōu)勢。
SLS打印比較臟亂，需要用設(shè)備對零件進(jìn)行"除粉"并回收粉末。而SLS零件只需進(jìn)行少量的后處理，其表面通常是亞光、粗糙的，可以磨平，特別適合染色。
熔融沉積成型(FDM)尼龍
薄膜行業(yè)中使用的造雪機(jī)的復(fù)雜噴嘴采用尼龍和PVA支撐印刷（來源：UltiMaker via YouTube）
與SLS相比，F(xiàn)DM（使用長絲的3D打?。┎惶m合尼龍，但它仍能生產(chǎn)出堅(jiān)固耐用的部件。實(shí)際上，F(xiàn)DM比SLS更具優(yōu)勢，包括成本更低、雜亂更少。
FDM 3D打印成型機(jī)使用的是長絲，長絲熔化后通過噴嘴分層擠壓到成型平臺上，直至零件成型。并非所有的FDM打印機(jī)都能輕松處理尼龍絲。重要的是要有能承受250°C以上溫度的優(yōu)質(zhì)（全金屬）熱端。除此之外，尼龍絲還容易翹曲，因此床面附著力也是一個問題。
尼龍絲有不同的種類，最常見的是PA 6和PA 66。這兩種產(chǎn)品都具有尼龍的標(biāo)準(zhǔn)特性，即強(qiáng)度、耐磨性和低摩擦系數(shù)，但有一個很大的缺陷：吸濕性強(qiáng)，因此適當(dāng)?shù)膬Υ媸顷P(guān)鍵。
多射流融合(MJF)尼龍
HP Multi Jet Fusion 3D打印技巧盒是一個用尼龍12和其他尼龍材料打印的展示件，展示了Multi Jet Fusion可用的各種部件（來源：HP）
MJF是惠普開發(fā)的一種獨(dú)特的基于粉末的3D打印技術(shù)。它與SLS類似，但也與粘合劑噴射有一兩個共同點(diǎn)。
在Multi Jet Fusion工藝中，通過打印頭將吸收輻射的墨水引入粉末床。而不需要打印的區(qū)域則使用第二種打印液（一種細(xì)化劑）進(jìn)行冷卻。每層打印完成后，用紅外線燈將能量導(dǎo)入其中。重復(fù)這一工藝順序，直到作業(yè)箱的整個結(jié)構(gòu)體積被填滿，粉末床內(nèi)所需的部件都被打印出來。與其他粘合劑噴射打印技術(shù)不同的是，惠普Multi Jet Fusion將每一層新材料和藥劑打印在仍處于熔融狀態(tài)的前一層之上，使兩層完全熔合，從而從粉末床中直接打印出堅(jiān)固的部件。
雖然這兩種技術(shù)都能在零件上打印出一些驚人的細(xì)節(jié)，但在打印細(xì)節(jié)方面，MJF比SLS更勝一籌。這部分要?dú)w功于細(xì)節(jié)處理劑，它通過略微降低部件邊緣的熔化勢能，使邊緣盡可能清晰。
雖然在顏色選擇方面，SLS可能比MJF更勝一籌，但隨著惠普MJF系列的最新產(chǎn)品—白色尼龍PA12的問世，這種情況可能會結(jié)束。它具有與標(biāo)準(zhǔn)PA12相似的特性和屬性，包括易于吸收染料，但價格略高。
打印完成后，您可以回收未燒結(jié)的粉末，就像SLS一樣。不過，MJF可以重復(fù)使用更多的粉末，甚至高達(dá)80%。雖然這在很大程度上取決于您比較的具體機(jī)器，但MJF機(jī)器的價格與工業(yè)SLS機(jī)器相當(dāng)，但打印時間更快，細(xì)節(jié)可能更多。
惠普并不是唯一一家將熱量引入看似粘合劑噴射工藝的3D打印機(jī)制造商。Voxeljet公司開發(fā)了一種名為"高速燒結(jié)"（HSS）的技術(shù)，將一層薄薄的塑料粉末（如PA 12）涂抹在加熱的建筑平臺上。然后，噴墨打印頭在平臺的整個表面移動，用紅外光吸收墨水濕潤或滲透建筑平臺的各個區(qū)域。然后用紅外光照射建筑平臺，噴墨區(qū)域吸收熱量，使下面的粉末層燒結(jié)，而未噴墨的粉末則保持松散狀態(tài)。燒結(jié)后的部件在構(gòu)建區(qū)以受控方式冷卻，然后才能取出和拆包。HSS工藝與HP工藝不同，不需要第二種印刷液。
3D打印尼龍零件
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編譯整理：ALL3DP
