Explorando PA12 (Nylon 12): Propriedades, Aplicações e Insights da Indústria

Nylons são uma classe comum de plásticos que existem desde os anos 1930. Eles são um polímero poliamida tradicionalmente usado em vários processos comuns de fabricação de plásticos para filmes plásticos, revestimentos metálicos e tubulações para óleo e gás — entre outras coisas. Em geral, nylons são imensamente populares para aplicações aditivas devido à sua processabilidade, conforme referenciado no relatório anual State of 3D Printing de 2017. Em geral, nylons são imensamente populares para aplicações aditivas devido à sua processabilidade, conforme referenciado no relatório anual State of 3D Printing de 2017.

Propriedades do Nylon 12

PA 12 (também conhecido como Nylon 12) é um bom plástico de uso geral com amplas aplicações aditivas e é conhecido por sua tenacidade, resistência à tração, resistência ao impacto e capacidade de flexionar sem fraturar. PA 12 tem sido usado há muito tempo por moldadores por injeção devido a estas propriedades mecânicas. E mais recentemente, PA 12 foi adotado como um material comum de impressão 3D para criar peças funcionais e protótipos. Se você está considerando converter peças de metal para plástico, certifique-se de primeiro avaliar as condições de operação, casos de carga, níveis aceitáveis de fluência/fadiga e especificações em torno de resistência química e UV.

É usado em modelagem por deposição fundida (FDM) como filamento, e em processos de binder-jetting, como HP® Multi Jet Fusion (MJF), como pó. Formas proprietárias de PA 12 foram desenvolvidas para ambas as tecnologias aditivas. HP®, por exemplo, criou HP® 3D High Reusability PA 12 para uso em seu processo MJF. Stratasys implantou seu próprio filamento FDM chamado FDM Nylon 12™. E outros estão se juntando também, lançando suas próprias variações proprietárias de PA 12 (como Nylon G da MatterHackers).

Aqui, explicaremos as diferenças entre PA 12 genérico / Nylon 12 usado em moldagem por injeção e os materiais proprietários de PA 12 da Stratasys e HP^®. Então entraremos nos detalhes de como PA 12 é usado em FDM e MJF.

FDM e Nylon 12™

FDM Nylon 12^™ vem em um carretel de filamento, que é aquecido e extrudado através do bico da impressora durante o processo de impressão, e é especificamente usado em impressoras FDM da Stratasys.

Semelhante a outros processos FDM, suportes para recursos em balanço precisam ser construídos no design da peça. Felizmente, muitas impressoras FDM podem acomodar dois cabeçotes de extrusão diferentes: um para o Nylon 12 e outro para o material de suporte. O material de suporte, como PVA solúvel em água, é projetado para ser facilmente removido após a conclusão da impressão.

Especificações mecânicas para HP PA 12

Resistência à tração, XYZ: 48 MPa/6960 psi
Módulo de tração, XY: 1700 MPa/247 ksi
Módulo de tração, Z: 1800 MPa/261 ksi
Alongamento na ruptura, XY: 20%
Resistência ao impacto IZOD: 3,5 k J/m²Deflexão de calor (@0,45 MPa, 66 psi), XY: 175 ºC/347 ºF

Leia a ficha técnica do HP^® PA 12 para mais detalhes.

MJF e HP® 3D High Reusability Polyamide 12

HP^® 3D High Reusability Polyamide 12 (HP^® PA 12) é uma forma específica de PA 12 projetada para HP^® MJF. Vem em um pó granular fino que pode imprimir peças com alta resolução e características finas.

Clientes frequentemente selecionam o processo MJF por sua natureza auto-sustentável, que permite aos engenheiros de design a liberdade de ultrapassar limites e imprimir geometrias complexas e intrincadas. Isso também permite a capacidade de imprimir montagens em peças únicas e contínuas.

O grande volume de construção do HP^® MJF também permite que peças maiores (HP^® MJF pode fazer peças com dimensões de até 16 polegadas por 12 polegadas por 16 polegadas) sejam fabricadas. Após a impressão, as peças precisam ser removidas da cama de pó não fundido, o que requer algum pós-processamento e deve ser uma consideração para engenheiros ao pensar sobre custos. Diferente do FDM, o MJF produz materiais quase isotrópicos com diferença mínima de rigidez na direção de impressão.

Por Que Usar HP^® PA 12

HP^® PA 12 é um ótimo material para peças que precisam equilibrar tenacidade e precisão dimensional com detalhes intrincados. A Fast Radius usa HP^® PA 12 para imprimir peças quase isotrópicas com resoluções de superfície ajustadas, densidades mais altas e porosidades menores. Texturização, coloração, gravação em relevo e entalhe também são possíveis.

A densidade de quase cem por cento do material significa que seu desempenho mecânico emula o de PA 12 genérico, que é comumente usado para aplicações de moldagem por injeção. Dependendo da rigidez dos seus requisitos de material, HP^® PA 12 pode até substituir um grau de moldagem por injeção de ABS.

Aplicações Populares

A tenacidade do HP^® PA 12 o torna uma ótima opção para peças que requerem materiais flexíveis que não quebram ou racham com uso repetido. Algumas aplicações populares incluem:

Fechamentos de encaixe
Gabinetes
Hardware de montagem para gabinetes externos
Insertos roscados
Peças sujeitas a vibração
Peças cinéticas
Gabaritos e fixadores

A densidade do HP^® PA 12 é similar a plásticos comuns, como ABS. No entanto, a flexibilidade proporcionada pelo design para manufatura aditiva (DFAM) permite produzir peças fortes e duráveis que são mais leves que componentes plásticos fabricados tradicionalmente. De fato, a alta resistência à fadiga do material (ou seja, sua capacidade de suportar ciclos de carga repetitivos e vibração) o torna um ótimo ajuste para peças nas indústrias aeroespacial e automotiva.

Considerações de Sustentabilidade e Custo do HP PA 12

HP^® PA 12 é projetado para minimizar desperdício, permitindo que pó sobrante de uma construção seja usado em construções subsequentes. Isso nos permite usar 20% de pó novo e 80% de pó reciclado em cada execução de impressão. Reciclar HP^® PA 12 não apenas diminui o desperdício de material, mas também mantém as economias de escala razoáveis, dando a você o melhor preço de material.

Considerações de Design e Operacionais

HP^® PA 12 não é restrito por muitas regras de design porque as preocupações com balanços e tamanho de taper não se aplicam. Uma consideração importante é projetar aberturas para cavidades internas para evitar que o pó fique preso.

O pós-processamento começa com remoção de excesso de pó. Operadores farão jateamento da peça final com ar ou mídia antes que ela possa passar por acabamento de superfície. HP^® PA 12 vem em uma cor cinza padrão, no entanto, se desejado, os clientes podem passar suas peças por um processo de tingimento para mudar a cor para preto. Você também pode pintar peças com HP^® PA 12 com qualquer cor que precisar.

Quando Esperar Sua Peça

HP^® PA 12 pode funcionar dentro do nosso prazo padrão de cinco a sete dias úteis. A Fast Radius pode até completar uma impressão em três dias úteis para pedidos urgentes ou construções menores. Em geral, MJF pode imprimir 251 polegadas cúbicas de uma peça por hora. Para perspectiva, se um volume de impressão HP^® estiver completamente cheio, o tempo de construção pode ser próximo a 17 horas.

O resfriamento pós-impressão precisa ser considerado, o que pode levar de três a 50 horas. Como regra geral, construções menores e menos pó significam períodos de resfriamento mais rápidos. Felizmente, HP^® contabilizou isso e fornece uma estação de pós-processamento secundária que pode resfriar rapidamente qualquer peça em dez horas ou menos, se necessário.

Se você está interessado em desafiar "regras" de design para criar produtos anteriormente impossíveis de fabricar, recomendamos usar HP^® PA 12. Entre em contato com nossa equipe para ver como HP^® PA 12 pode dar vida à sua visão de produto.