Filamento de impressão 3D de nylon:materiais, propriedades e aplicações práticas

Existem cerca de 50 tipos diferentes de náilon, mas nem todos são adequados para impressão 3D – ele foi originalmente projetado como uma fibra têxtil. Wallace H. Carothers, pesquisador da DuPont, descobriu-o pela primeira vez em 1935, quando tentava fazer a primeira fibra totalmente sintética. Desde então, o náilon passou a servir a muitos propósitos, desde meias-calças até peças de alto desempenho usadas na construção, na indústria automotiva e até mesmo na indústria aeroespacial. Vamos aprender mais sobre isso.

O que é impressão 3D em nylon?

Os nylons são uma família de poliamidas termoplásticas semicristalinas com composições semelhantes. É feito através de um processo chamado polimerização por condensação, onde dois materiais iniciais monoméricos diferentes – uma diamina e um diácido – reagem juntos para formar o polímero, produzindo um subproduto como água ou HCl. Mas cada tipo de náilon possui um método de produção ligeiramente diferente. Usando o Nylon 6,6 como exemplo, isso é feito através de uma reação de condensação entre duas matérias-primas comuns, a hexametilenodiamina e o ácido adípico. Um método alternativo é a polimerização por abertura de anel, que usa caprolactama como matéria-prima para produzir Nylon 6. Você encontrará mais detalhes sobre os diferentes nylons e como eles são feitos um pouco mais abaixo.

O nylon tem sido usado na impressão 3D há mais de duas décadas; na forma de filamento, é usado em impressoras de modelagem por deposição fundida (FDM) e, como pó, é adequado para processos de sinterização seletiva a laser (SLS) e fusão multijato (MJF). A imagem abaixo mostra uma peça feita em impressora 3D com filamento de náilon.

Você deve ter ouvido falar que o náilon é um material difícil de trabalhar, e isso não é mentira. O problema do náilon é que ele é higroscópico, o que significa que absorve a umidade do ar. Isso o torna propenso a deformações, com má adesão da camada e qualidade de impressão inconsistente se não for devidamente seco antes da impressão. 

A boa notícia é que a adição de fibras de vidro e carbono elimina grande parte desses incômodos e, ao mesmo tempo, melhora suas propriedades mecânicas. O filamento de fibra de carbono de náilon é feito misturando fios curtos de fibra de carbono em náilon antes de extrudá-lo em um filamento. Essas fibras estabilizam o material e evitam que ele deforme durante a impressão. A notícia ainda melhor é que até 25% do volume do filamento de náilon pode ser um desses enchimentos. Quando combinado com as configurações corretas de enchimento e impressora, o náilon pode ser usado para fabricar peças fortes, duradouras e funcionais para aplicações resistentes. 

Vantagens

• Flexível
• Difícil
• Resistente à abrasão
• Resistente a álcalis, óleos, combustíveis e solventes orgânicos
• Melhor resistência ao impacto do que outros termoplásticos de engenharia (ou seja, PETG ou ABS)
• Mais resistente a UV do que PLA ou ABS (ainda mais quando estabilizadores de UV são adicionados)
• Reciclável

Desvantagens

• Tende a deformar durante a impressão e se soltar da base de impressão
• É higroscópico, absorve facilmente a umidade antes e depois da impressão – pode causar defeitos
• Não tão forte quanto outros filamentos, como PETG ou ABS
• Não biodegradável
• Não resistente a halogênios e ácidos inorgânicos

Aplicativos

• Polias
• Engrenagens
• Fixadores
• Braçadeiras para cabos e zíperes
• Fivelas de plástico
• Em ambientes externos e secos

Qual é a composição do filamento de nylon?

Os nylons são uma família de poliamidas termoplásticas semicristalinas com composições semelhantes. O nylon é geralmente sintetizado através de um processo conhecido como polimerização por condensação. Durante este processo, dois materiais de partida monoméricos diferentes, uma diamina e um diácido, reagem juntos para formar o polímero e uma molécula de subproduto, como água ou HCl. Por exemplo, o Nylon 66 é produzido por reação de condensação de duas matérias-primas comuns, hexametilenodiamina e ácido adípico. Um método de processamento alternativo, denominado polimerização por abertura de anel, utiliza caprolactama como matéria-prima para produzir Nylon 6.

O nylon é frequentemente combinado com fibras de carbono e vidro para melhorar suas propriedades mecânicas e térmicas. Até 25% do volume do filamento pode ser um desses enchimentos. 

Quais são as propriedades do filamento de nylon?

Listadas abaixo estão algumas propriedades comuns do filamento de náilon para impressão 3D:

1. O nylon possui excelente flexibilidade e resistência e pode ser usado em aplicações expostas a condições de carga severas. 
2. O náilon tem boa resistência à abrasão e é frequentemente usado em polias.
3. O náilon tem excelente resistência a óleos, combustíveis e solventes orgânicos.
4. O náilon tem excelente resistência ao impacto quando comparado aos plásticos de engenharia comuns, como o ABS.

Comparação das propriedades do filamento de nylon

Mas como o náilon se compara a outros filamentos populares de impressão 3D, como ABS, PETG e PP? Colocamos todos os detalhes importantes na tabela abaixo (Nylon 6 lá novamente para facilitar a referência).

Quais são as limitações da impressão 3D com nylon?

Imprimir com náilon tem algumas desvantagens, conforme listado abaixo:

1. O náilon tende a deformar durante a impressão e pode se soltar da base de impressão. 
2. O nylon absorve facilmente a umidade antes e depois da impressão. A absorção de umidade pelo material do filamento geralmente resulta em defeitos na peça impressa.
3. O náilon não é tão resistente quanto outros materiais imprimíveis, como PETG e ABS.

Alguns dos benefícios do filamento de náilon para impressão 3D estão listados abaixo:

1. O náilon tem excelente resistência à abrasão e é ideal para polias e engrenagens.
2. O náilon tem excelente resistência ao impacto em comparação com outros termoplásticos de engenharia, como PETG ou ABS.
3. O nylon é mais resistente aos raios UV do que o PLA ou ABS e pode ser usado em ambientes externos secos. Sua resistência aos raios UV pode ser melhorada adicionando estabilizadores de UV à matéria-prima.

Por que o nylon é usado na impressão 3D?

O nylon é usado na impressão 3D devido à sua tenacidade, resistência química e resistência à abrasão. É um material difícil de trabalhar, mas pode ser usado para imprimir peças funcionais. O filamento de fibra de carbono de náilon é um material popular feito pela mistura de fios curtos de fibra de carbono em náilon antes de extrudá-lo em um filamento. Essas fibras estabilizam o material, evitando deformações durante a impressão, aumentando a resistência mecânica e melhorando as propriedades térmicas. 

Como usar nylon na impressão 3D

O filamento de nylon para impressão 3D é difícil de imprimir devido à sua tendência a deformar e absorver umidade. No entanto, se as configurações corretas da impressora forem usadas, não há razão para que resultados excelentes não possam ser alcançados. Listadas abaixo estão algumas dicas para imprimir náilon com sucesso:

1. O náilon absorve facilmente a umidade. Esta propriedade pode ter um efeito prejudicial na peça impressa devido à porosidade causada pela expansão de bolhas de água fervente à medida que a umidade desaparece. Portanto, é importante armazenar o material do filamento em um recipiente hermético. Alguns recipientes podem até armazenar o filamento durante a impressão, o que é especialmente útil para impressões de longa duração.
2. O nylon irá deformar durante a impressão se o ambiente de impressão não for mantido a cerca de 45 °C. 

As dicas listadas acima para impressão 3D com náilon são geralmente aplicáveis a todos os plásticos de náilon. No entanto, o filamento de náilon de fibra de carbono e o filamento de náilon com enchimento de vidro não se deformam tão facilmente.

Quais são as melhores configurações para impressão 3D em Nylon?

Como mencionamos, com as configurações corretas da impressora e o tipo certo de náilon, não há razão para que você não consiga resultados excelentes. Aqui estão algumas de nossas principais dicas que geralmente são aplicáveis ​​a todos os filamentos plásticos de náilon para uma impressão 3D bem-sucedida.

1. Primeiro, você precisa ter certeza de que sua impressora está ajustada com as melhores configurações para este material. Embora as configurações específicas da impressora exigidas dependam da formulação do náilon, aqui estão as regras gerais:

• Temperatura da extrusora/bico :230–260 °C
• Temperatura da cama :60–70 °C
• Velocidade de impressão :30–70 mm/s (50 mm/s é ideal para melhores resultados, especialmente para peças detalhadas)
• Densidade de preenchimento :20% com um padrão de preenchimento triangular (deve ser ajustado conforme a aplicação; usos de suporte de carga podem precisar de 50–80%)
• Melhor espessura de parede :1,5 mm (para a maioria das aplicações; dependerá do uso final da peça)

2. Como você pode ver, uma base de impressão aquecida é obrigatória ao trabalhar com náilon, para que ele não deforme e saia da base, mas também pode ser necessário prepará-la com adesivos.

3. Mantenha o ambiente de impressão em torno de 45°C.

4. Use fibra de carbono ou filamentos de náilon cheios de vidro que não deformem tão facilmente.

5. Armazene seu filamento de náilon em um recipiente hermético e livre de umidade. Alguns recipientes podem até armazenar o filamento durante o processo de impressão – útil para impressões de longa duração.

6. Isso vale para todos os materiais de impressão 3D, mas brinque com as diferentes configurações de velocidade até encontrar a perfeita. Cada combinação de impressora e material se comportará de maneira um pouco diferente.

Perguntas frequentes sobre filamento de nylon para impressão 3D

Como o Nylon difere de outros filamentos plásticos de impressão 3D?

O nylon é mais resistente a impactos que o PETG e o ABS e é muito mais resistente e flexível que o PLA. O PLA é rígido e quebradiço, com baixa resistência à fadiga sob carregamento cíclico – então o náilon vence essa rodada. Assim como o náilon, o ABS é um material difícil de imprimir, mas é mais fácil de usar que o náilon e também possui melhor resistência à tração. O PETG também é muito mais fácil de imprimir e também é mais barato que o náilon.

O náilon é reciclável?

Deve ser reciclado em instalações de reciclagem industrial. O Nylon 6 é mais reciclável que o Nylon 6,6, por exemplo, pois é feito de uma única molécula. Isso facilita a polimerização, enquanto o Nylon 6,6 é feito de duas moléculas difíceis de separar.

Por que a umidade é ruim para impressões 3D?

A parte impressa pode ficar estragada se a umidade entrar no material (e, como vimos, o náilon adora absorvê-la). Isso se deve à porosidade causada pela expansão de bolhas de água fervente; à medida que a água evapora durante a impressão, pode enfraquecer o material.

Qual é a melhor velocidade de impressão 3D em nylon?

O nylon pode ser impresso em velocidades entre 30 e 70 mm/s, mas a velocidade ideal tende a ficar em torno de 50 mm/s, especialmente se forem necessários altos níveis de detalhe na impressão. Como acontece com qualquer processo de impressão 3D, pode ser necessário tentar algumas configurações de velocidade diferentes até que a velocidade operacional ideal seja determinada. Cada combinação de impressora/material se comporta de maneira um pouco diferente. 

Qual é a temperatura de fusão do filamento de nylon?

A temperatura de fusão do filamento de náilon é 188,4 °C. Os filamentos de impressão 3D de náilon preenchidos com carbono ou vidro têm temperaturas de fusão equivalentes às temperaturas de fusão do polímero base.

É necessária uma base de impressão aquecida ao imprimir com nylon?

Sim, é necessária uma base de impressão aquecida ao imprimir com náilon. O nylon tem tendência a deformar-se e pode levantar-se da base se não tiver sido suficientemente preparado com adesivos e aquecido.

Qual é uma boa espessura de parede para impressão 3D de nylon?

A espessura ideal da parede para impressão 3D de náilon depende do uso final da peça a ser impressa. Contudo, em geral, uma espessura de parede de 1,5 mm será ideal para a maioria das aplicações.

O que é uma boa densidade de parede para impressão 3D de nylon?

A densidade de preenchimento ideal para um protótipo de peça impressa em 3D de náilon não funcional é de 20%. No entanto, esta densidade deve ser ajustada dependendo da aplicação pretendida. Aplicações de suporte de carga podem exigir entre 50 e 80% de densidade de preenchimento. O preenchimento tipo triângulo padrão será suficiente para a maioria das aplicações.

O náilon é biodegradável?

Não, como a maioria das outras commodities e termoplásticos de engenharia, o náilon não é biodegradável.

O nylon é higroscópico?

Sim, o náilon é higroscópico e absorve umidade facilmente. Portanto, é recomendado manter o material de filamento de náilon em um invólucro livre de umidade.

Qual é a diferença entre nylon e PLA na impressão 3D?

O PLA é um material rígido e quebradiço que apresenta baixa resistência à fadiga. O nylon, por outro lado, é mais resistente, mais flexível e apresenta melhor resistência à fadiga sob carregamento cíclico.

Qual é a diferença entre nylon e ABS na impressão 3D?

Assim como o náilon, o ABS é um material difícil de imprimir. No entanto, é mais fácil de usar do que o náilon. O ABS também tem melhor resistência à tração. No entanto, o Nylon é significativamente mais resistente a impactos do que o ABS.

Qual é a diferença entre nylon e PETG na impressão 3D?

PETG não é tão resistente a impactos quanto o náilon> No entanto, é muito mais fácil de imprimir e é mais barato que o náilon.



Kat de Naoum

Kat de Naoum é escritora, autora, editora e especialista em conteúdo do Reino Unido com mais de 20 anos de experiência em redação. Kat tem experiência em escrever para diversas organizações técnicas e de manufatura e adora o mundo da engenharia. Além de escrever, Kat foi paralegal por quase 10 anos, sete dos quais em finanças de navios. Ela escreveu para muitas publicações, tanto impressas quanto online. Kat é bacharel em literatura e filosofia inglesa e mestre em redação criativa pela Kingston University.

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