» پرینتر3بعدی » راهنمای کامل پرینت سه بعدی با فیلامنت نایلون-Nylon
فیلامنت نایلون

راهنمای کامل پرینت سه بعدی با فیلامنت نایلون-Nylon

در این مقاله ویژگیهای فیلامنت نایلون، تنظیمات چاپ و برندهای برتر تولیدکننده این متریال پرکاربرد پرینترهای سه بعدی FDM را توضیح میدهیم.

چرا باید با فیلامنت Nylon پرینت سه بعدی انجام دهیم؟

احتمالا پیش از این از متریال های معروفی مانند PLA و ABS استفاده کرده اید. در حالی که هر دو آنها عالی هستند اما محدودیتهایی نیز دارند. فیلامنت PLA متریالی همه جانبه، قابل تجزیه در طبیعت و آسان برای کار است که در طیف وسیعی از رنگها موجود است. فیلامنت ABS قویتر و بادوام تر است.

اما گاهی اوقات برای پرینت به متریالی با قدرت و دوام بیشتر و حتی منعطفتر نیاز دارید؛ مثلا برای پرینت3بعدی نمونه های کاربردی که به منظور آزمایش های بصری تولید می شوند؟ یا شاید جایگزین کردن یک قطعه تخصصی که در روشهای دیگر، هزینه بالایی برای شما خواهد داشت؟ اینجاست که فیلامنت نایلون با قدرت وارد میشود. این متریال در زمینه های متنوعی کاربردهایی عالی دارد.

در واقع می خواهیم بگوییم، در بین تمام متریالهای موجود برای دستگاه های FDM، متریال نایلون دارای متنوع ترین خواص است و در رقابت با بسیاری از مواد دیگر رتبه اول را خواهد داشت.

چرا فیلامنت Nylon دارای کاملترین خواص است و چگونگی پرینت با این متریال:

همانطور که میدانید متریالهای مختلف چاپ سه بعدی دارای ویژگیهای متفاوت هستند و مشخصات نایلون را باید در نظر گرفت. خوشبختانه در انجام و اجرای فرآیند، پرینت سه بعدی با فیلامنت نایلون از پرینت با متریال دیگر مانند ABS سخت تر نیست.

  • به عنوان قطعه‌ای از ماشین‌آلات
  • ظروف
  • ابزار
  • تولیدات مصرفی
  • اسباب‌بازی

3D Print با فیلامنت نایلون نسبتا راحت انجام میشود و سطح نهایی با کیفیت و صافی تولید می کند. اگر از فیلامنت نایلون با کیفیت استفاده کنید، چسبندگی لایه ها عالی خواهد بود و چاپ سه بعدی بدون نقص انجام خواهد شد. خواهید دید که جزئیات نیز به خوبی تولید می شوند، بنابراین برای پرینتهای کوچک یا پیچیده نیز به اندازه مدل های بزرگ مناسب است.

– پرینت سه بعدی با Nylon بسیار با دوام است:

این متریال معمولا شکنندگی ندارد؛ اگر به صورت قطعات ضخیمی پرینت شود که دارای ضریب بالای پرشوندگی باشند و دیواره های عرضی ضخیمی نیز داشته باشند، این قطعات از مقاومت قابل توجهی در برابر ضربه و شوک برخوردار خواهند بود. با این حال، اگر نازک پرینت شوند، می توانند نسبتا انعطاف پذیر باشند و برای لولاها و قطعات دیگر مصرفی کاربرد خواهد داشت.

– فیلامنت سه بعدی نایلون دارای ضریب اصطکاک پایینی است:

این یعنی، نایلون برای تولید قطعات متحرک ایده آل است؛ مثلا اگر برای یک شفت RPM ، قطعه ای لازم داشته باشید که یاتاقان برای آن کار کوچک یا غیرضروری باشد، متریال نایلون می تواند گزینه ای عالی باشد. یا مثلا چرخ دنده های سفیدی که در ماشینهای کنترلی به کار می روند؛ آنها از نایلون ساخته شده اند و به دلیل کم بودن اصطکاک و سایش نیازی به روغن کاری ندارند.

– فیلامنت nylon دارای قدرت کششی بالایی است:

تسمه

آیا تا به حال تلاش کرده اید یک بست کمربندی را با دستتان بشکنید؟ این کار چندان موفقیت آمیز نخواهد بود. این ابزارها به دلایلی منطقی معمولا از Nylon ساخته می شود. طناب نایلونی نیز بسیار متداول است و قدرت کشش بسیار بالایی دارد؛ Nylon Filament پرینتر سه بعدی نیز همین خواص را دارد.

nylon filament

– تفاوت بین فیلامنتهای Nylon 6 و Nylon 12 چیست؟

اگر تا به حال در مورد آنها شنیده باشید، مسلما دچار سردرگمی شده اید؛ اما بدانید مانند بسیاری از ترموپلاستیکهای پرینت سه بعدی، فیلامنت نایلون نیز دارای درجات مختلفی است. بسیار مهم است که درجه ای از آن را تهیه کنید که نسبت به هدف شما مناسب باشد.

بدون این که بخواهیم خیلی مسئله را تخصصی کنیم، درجه های معمول، Nylon 6 و Nylon 6/6 (که گاهی به نام Nylon66 خوانده می شود) هستند. معروفترین آنها تولید شرکت Taulman Nylon است. این شرکت همچنین مدلهای 618 و 645 که دیگر انواع Nylon 6 هستند را تولید می کند. با این که مدلهای 6 و 6/6 دارای قدرت و سختی قابل ملاحظه ای هستند اما ثبات حرارتی و شیمیایی آنها با نمونه های جدید Nylon 6 و Nylon 12 قابل مقایسه نیست. مدل Nylon 12 نه تنها شکل خود را در برابر محدوده وسیعی از درجه حرارت حفظ می کند، بلکه در مقابل جذب آب نیز حساسیت کمتری نسبت به شماره 6 دارد.

تمام نایلونها دارای خاصیت «جذب رطوبت» یا Hygroscopic هستند؛ به این معنی که آب را سریعا بخود میشکند. در حقیقت، نایلون می تواند در طول 24 ساعت به اندازه  10 درصد از چگالی خود آب جذب کند! پس حواستان باشد که آن را در بسته ای خالی از هوا یا ظرف حاوی نمگیر نگه دارید. جذب آب نایلون 12، تنها نصف درجات 6 و 6/6 است؛ بنابراین با توجه به همه این مسائل، این گزینه برای پرینت سه بعدی مناسب تر است.

فیلامنت نایلون

در تصویر بالا، دو مدل سه بعدی Moai را می بینید که از روی یک طرح و با تنظیمات مشابه پرینت شده اند. مدل سمت راستی به مدت یک هفته بیرون گذاشته شده تا رطوبت هوا را جذب کند. شاید از روی عکس تفاوت آنها چندان به چشم نیاید ولی اگر از نزدیک دقت کنید تفاوت را به راحتی خواهید دید.

فیلامنت نایلونی که پیش از پرینت رطوبت جذب کرده باشد دارای سطح نهایی ضعیفی خواهد بود و حتی ممکن است داخل اکسترودر با مشکل مواجه شود. میتوانید سطح نهایی مدل مرطوب (سمت راست) را در تصویر ببینید که دارای رشته های جدا شده از سطح است.

فیلامنت Nylon خشک که در سمت چپ تصویر می بینید دارای سطحی صاف است و میتوانید به سختی الگوی پرشوندگی داخل آن را ببینید که نشان می دهد این فیلامنت نسبتا نیمه شفاف است.

در بدترین حالت می توانید صدای ترکیدن را در حال پرینت کردن بشنوید که باعث میشود سطح نهایی مدل سخت باشد. لایه لایه شدن نایلون نیز می تواند به دلیل رطوبت باشد اما عموما به این علت است که حرارت به اندازه کافی نبوده است.

نکته قابل تامل درباره نایلون؟ پیش از استفاده همیشه آن را خشک نگه دارید. می توانید در مورد چگونگی خشک نگه داشتن Nylon نیز در گوگل یا یوتیوب مطالب مفید را جستجو کنید.

با این حال پس از پرینت نیز، اگر فیلامنت نایلون شما رطوبت را جذب کند شاید باعث تغییر خواص متریال شود؛ بنابراین Nylon 12 که جذب آب کمتری دارد میتواند گزینه بهتری باشد.

مدل Nylon 12 به تازگی به بازار پرینت سه بعدی کشورهای صنعتی عرضه شده است؛ در ایران نیز با توجه به شرایط بازار معمولا Nylon Filament یافت میشود.

– حق انتخاب رنگهای جالبتری می خواهید؟ میتوانید فیلامنت نایلون را رنگ کنید:

جذب آب توسط نایلون یک جنبه مثبت نیز دارد، شما در واقع می توانید نایلون را رنگ کنید و نتیجه خوبی هم بگیرید. ما اینجا به چگونگی این کار نمی پردازیم اما مقالات جداگانه ای در این مورد نیز وجود دارد. فقط یادتان باشد که حتما فیلامنت را پس از رنگ کردن به خوبی خشک کنید.

نکته: در واقع، همیشه یادتان باشد که در هر حالتی Nylon پرینت سه بعدی را خشک نگه دارید.

اگر رول نایلون را از قبل در کیسه خالی از هوا به همراه ماده نمگیر قرار داده اید، دیگر نیازی به خشک کردن آن پیش از پرینت ندارید. با این وجود، با توجه به این که این ماده نسبت به قرار گرفتن در معرض رطوبت حتی در کوتاه مدت نیز حساس است؛ اگر سطح نهایی پرینت کیفیت یکدستی نداشت یا اگر در هنگام فرآیند صدای ترق و تروق شنیدید، باید آنرا خشک کنید!

دلیل ترکیدن این است که رطوبت موجود در فیلامنت در معرض حرارت به بخار تبدیل شده و به شدت از اکسترودر خارج میشود. این اتفاق باعث خراب شدن پرینت میگردد. 

– خشک کردن فیلامنت Nylon:

حجم مناسبی از سیکیکاژل یا هر ماده نم گیر دیگری که میشناسید را دورن بسته قرار دهید تا نم جذب گردد.

nylon filament

– بهترین پرینتر سه بعدی برای فیلامنت Nylon کدام است؟

خب، هر 3D Printer که بتوانند با ABS یا PETG کار کند و بستر گرم شونده نیز داشته باشد، میتواند با Nylon Polymer نیز سازگار شود. شما تنها باید مطمئن شوید که پرینتر3بعدی شما میتواند به دمای مناسب برای چاپ سه بعدی نایلون دست پیدا کند و بستر چاپ شما پوشش مناسبی داشته باشد.

لوله PTFE

باید این نکته را ذکر کرد که لوله های PTFE (یا همان پایپ سفیدرنگ نازل اکسترودر) که در حال حاضر در بسیاری پرینترهای FDM وجود دارد، در دمای 240 درجه سانتیگراد دچار افت و تغییر شکل میشوند. بنابراین با توجه به زمان اضافه لازم برای پرینت نایلون ممکن است این لوله ها دچار ایراد شوند؛ یادتان باشد که حتما این مسئله را درباره پرینتر از شرکت سازنده بررسی کنید.

البته معمولا اگر چاپگر این توانایی را دارد که به دمایی تا 260 درجه سانتیگراد دست پیدا کند؛ احتمالا از لوله های مناسب در آن استفاده شده است. اما بهتر است به احتمالات تکیه نکنیم!

– چگونه با Nylon چاپ سه بعدی کنیم و بهترین نتیجه را بگیریم:

  1. دمای لازم برای فیلامنت نایلون حدود 240 تا 260 درجه سانتیگراد است. پیشنهاد می کنیم با درجه های حرارت بالا امتحان کنید تا به صورت تجربی بهترین دما را پیدا کنید.
  2. دمای بستر گرم شونده باید حدود 80 درجه سانتیگراد باشد. از آنجا که نایلون به سرعت خنک می شود و این باعث پیچش و تاب برداشتن مدل خواهد شد، پیشنهاد ما 100 درجه و حتی بیشتر است.
  3. برای ایجاد چسبندگی لازم، از چسب ماتیکی باکیفیت روی بسترهای شیشه ای یا فلزی استفاده کنید:

 نوار Kapton نیز برای این کار مناسب است. برای کسب بهترین نتیجه، پیشنهاد می کنیم از صفحه Tunfol به عنوان سطح بستر استفاده کنید. به نظر می رسد این مورد برای نایلون کارایی خوبی دارد زیرا اگر از سطح درستی استفاده نشود، مدل پیچ و تاب برمی دارد.

  1. مطمئن شوید که خنک کننده دستگاه خاموش یا روی دور حداقل باشد و همچنین در محیط سرد و خنک پرینت را انجام ندهید:

با استفاده از راهنمایی های گفته شده و تنظیم دمای مناسب برای نایلون می توانید به نتیجه خوبی در پرینت دست پیدا کنید. شاید این متریال چیزی نباشد که بخواهید همیشه با آن کار کنید اما برای قطعاتی که نیاز به دوام بیشتری دارند یا اگر برای کارهای تجاری  مثل خدمات پرینت سه بعدی استفاده می کنید، ما به شدت این متریال را توصیه می کنیم.

در ضمن به تازگی شرکت rigid.ink فیلامنت جدید Nylon Plus را که با شیشه تقویت شده عرضه کرده که دارای قدرت بیشتر و مقاومت بالا در برابر ساییدگی است. فقط برای استفاده از آن باید نازل از جنسی محکم مانند فولاد باشد و نازل برنجی کفایت نمیکند.

ویژگی‌های عمومی فیلامنت نایلون (Nylon):

  • مهمترین مزیت استحکام بالا، دوام و انعطاف‌پذیری است.
  • ایده‌آل برای اجزای مکانیکی، قطعات ساختمانی، چرخ‌دنده، یاتاقان و عملکرد متحرک
  • گرایش به شفافیت پس از اتمام پرینت
  • ماندگاری بسیار بالا
  • غیر محلول
  • برای اهداف غذایی به دستورالعمل تولیدکننده فیلامنت مراجعه شود.
  • میانگین دمای استاندارد بین 240 تا 260 درجه سانتیگراد می‌باشد.
  • قابل بازیافت
  • قبل از پرینت سه بعدی باید کاملا خشک باشند.
  • ضریب آبرفتگی (shrinkage) جزیی پس از پرینت سه بعدی
  • دمای پلیت (بستر ساخت) بین 80 تا 100 درجه سانتیگراد پیشنهاد می‌شود.
  • سختی آماده‌سازی پرینتر سه بعدی برای فیلامنت نایلون در حد متوسط است؛ عمده تنظیمات عملکرد خوب بستر ساخت و کنترل دمای هوشمند نازل.

جدول فیلامنت

Tensile: انبساط یا کشسانی

Durability: دوام یا ماندگاری

اکنون به بررسی انواع قابل خرید فیلامنت نایلون می پردازیم:

به تازگی، کمپانی‌های مطرح تولیدکننده فیلامنت موفق به تولید انواع فیلامنت نایلونی با کیفیت متفاوت برای اهداف متفاوت شده‌اند. به طور مثال شرکت Taulman سه نوع مختلف از فیلامنت نایلونی را توسعه داده است؛ تقسیم‌بندی بر اساس هدف پرینت سه بعدی انجام گشته و بسته به نظر مصرف‌کننده امکان انتخاب وجود دارد:

آموزش فیلامنت

  • فیلامنت Taulman nylon 618:

متریال رده صنعتی محسوب می‌شود. بسیار برای نمونه‌سازی (prototyping) مناسب است. البته کاربری خوبی به عنوان متریال محصول نهایی نیز دارد. چیزی که فیلامنت نایلون ۶۱۸ را متمایز می‌کند در پیوستگی بسیار عالی لایه‌ها است.

در صورتی هنگام پرینت، دما در ۲۴۵ درجه متعادل باقی مانده و شرایط دیگر کاملا مناسب تنظیم گردد. فیلامنت نایلون ۶۱۸ هیچگونه گازی منتشر نمی‌کند، چیزی که در هنگام پرینت گاز به نظر می‌رسد، تنها تبخیر آب جزیی است.

این نوع مدل فیلامنت شرکت تولمن پس از پرینت سه بعدی امکان ماشین‌کاری شود. همچین کاربرد خوبی به عنوان قالب ریخته‌گری، محافظ نشت هوا و محافظ شیمیایی نیز دارد؛ زیرا پرینت سه بعدی اشیا با کیفیت بسیار بالا با این نوع متریال امکان‌پذیر است.

  • فیلامنت :Taulman nylon 645

متریال اصلاح شده نوع ۶۱۸ است. اگرچه شرایط مشابهی با ۶۱۸ دارد ولی فیلامنت نایلون ۶۴۵ استحکام بالاتر و پیوستگی لایه‌ بسیار بهتری را داراست. نیمه شفاف بوده ولی نسبت به ۶۱۸ مات‌تر به نظر می‌آید. 

  • فیلامنت Taulman Bridge nylon:

فیلامنت ارزان‌تری مثل نوع ۶۴۵ محسوب می‌شود. فیلامنت نایلون بریج طیف وسیعی از اهداف مشتریانش را پوشش می‌دهد. ویژ‌گی‌هایی مثل استحکام عالی، چسبندگی لایه اول خوب، کم‌هزینه بودن، جذب کمتر رطوبت، شفافیت و ضریب آبرفتگی (shrinkage) کمتر را داراست.

خب، امیدواریم با خواندن این مقاله، هوس کرده باشید تا یک رول فیلامنت نایلون بخرید! لطفا نظرات خود را در بخش کامنتیگ مطرح کنید.

نویسنده: مهرداد سینایی

دیدگاه‌ خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

Enter Captcha Here : *

Reload Image