尼龙 3D 打印：您需要知道的一切

尼龙，也称为聚酰胺，是市场上最受欢迎和用途最广的 3D 打印材料之一。尼龙是一种合成聚合物，耐磨、坚韧，并且比 ABS 和 PLA 热塑性塑料具有更高的强度和耐用性。这些特性使尼龙成为各种 3D 打印应用的理想选择。

今天的教程将介绍尼龙 3D 打印的优势以及潜在应用。我们还将探索哪些 3D 打印技术最适合尼龙，并提供有关如何使用尼龙长丝实现出色打印效果的提示。

为什么要用尼龙进行 3D 打印？

• 理想的原型和功能部件，如齿轮和工具，尼龙可以用碳纤维或玻璃纤维增​​强，从而产生具有优异机械性能的轻质部件。然而，与 ABS 相比，尼龙并不是特别硬。因此，如果您的零件需要刚度，您将不得不考虑使用额外的材料来增强您的零件。
  
  
• 尼龙提供了很高的刚性与柔韧性比。这意味着您的零件在打印薄壁时将是柔性的，而在打印厚壁时则是刚性的。这非常适合生产具有刚性部件和柔性接头的活动铰链等组件。
  
  
• 由于用尼龙打印的零件通常具有良好的表面光洁度，因此需要较少的后处理。
  
  
• 结合 SLS 和 Multi Jet Fusion 等粉末床技术，尼龙 3D 打印可用于创建移动和互锁部件。这消除了组装单独打印组件的需要，并且可以更快地生产高度复杂的对象。

• 由于尼龙具有吸湿性，这意味着它可以吸收液体，因此生产后的部件很容易在染浴中着色。

选择哪种技术？

尼龙和聚酰胺基复合材料与粉末床 3D 打印技术配合使用效果最佳，例如选择性激光烧结 (SLS) 和多射流融合 (MJF)，市场上有许多不同的类型。尼龙材料也可以以细丝的形式出现，用于 FDM 3D 打印机。然而，由于高印刷温度和翘曲问题，将尼龙长丝与 FDM 结合使用可能会更加困难。

SLS

尼龙粉末广泛用于 SLS 印刷工艺，其中聚酰胺 11 (PA11) 和聚酰胺 12 (PA12) 是两种最常用的聚酰胺。 PA11 具有出色的抗紫外线和抗冲击性，而 PA12 具有更高的强度和刚度。还有范围广泛的复合材料，如玻璃、碳纤维和铝增强聚酰胺，可提供更高的机械性能。目前，SLS 是最可靠的尼龙 3D 打印技术，尽管 Multi Jet Fusion 技术可提供更高的速度和更好的尺寸精度。

Multi Jet Fusion

HP 的 Multi Jet Fusion 技术支持一系列尼龙 3D 打印材料，即 PA11、PA12 和 HP 3D 高重复使用性 PA 12 玻璃珠（40% 玻璃珠填充聚酰胺材料）。用于 MJF 的尼龙粉末高度可重复使用，因为多余的粉末（高达 70%）可以回收并重新引入打印过程，而不会影响零件的机械性能。

熔融沉积建模

虽然 FDM 可用于尼龙 3D 打印，但尼龙需要的打印温度高于许多 FDM 挤出机可以承受的温度。与 SLS 和 MJF 相比，用于 FDM 的尼龙长丝在工业应用中的应用并不广泛，但市场上仍有几款 FDM 3D 打印机针对此用例进行了优化。例如，Markforged 提供其专有的 Onyx 材料。 Onyx 是一种尼龙和微碳纤维复合材料，可生产适用于最终用途应用的坚韧耐热部件，据说其强度和刚度是 ABS 部件的 1.4 倍。

尼龙 3D 打印提示

对于 FDM ：

• 由于尼龙会吸收水分，潮湿的尼龙长丝会导致不希望的结果，例如层附着力差和表面粗糙。这就是为什么将尼龙长丝储存在干燥、密封的容器中并确保材料在打印前干燥至关重要的原因。将尼龙长丝在 70°C 至 80°C 的烘箱中干燥 4 至 6 小时也是一种很好的做法。
• 尼龙丝的平均打印温度为 240 度及以上，一些 FDM 3D 打印机可能不适合这种高温。因此，在使用尼龙长丝之前，最好先在 FDM 打印机上验证挤出机的最高温度。
• 由于尼龙容易翘曲，强烈建议预热打印平台以防止这种情况发生。

对于 SLS 和 MJF：

• 对于 SLS 和 MJF 3D 打印，您的尼龙部件至少需要 1 毫米的壁厚。在设计活动铰链时，确保 SLS 和 MJF 的最小壁厚分别为 0.3 mm 和 0.5 mm。
• 强烈建议在粉末床工艺中使用尼龙时不要设计大而扁平的零件，因为变形的可能性很高。
• 由于尼龙允许创建移动和互锁部件，因此确保一起打印的部件之间的间距至少为 0.5 毫米至关重要。
• 建议清除残留在零件内部的尼龙粉末，尤其是壁厚超过 20 毫米的零件。为了节省材料并避免变形，请确保设计中至少考虑了两个逃逸孔，以帮助在打印后轻松去除粉末。

尼龙 3D 打印的应用

尼龙是各种应用的完美选择，包括重复卡扣、活动铰链和齿轮。航空航天和汽车工业都采用尼龙的灵活性来生产定制工具、夹具和固定装置，以及内部面板、低热进气组件和天线罩的原型。尼龙零件也可以在飞机上找到：例如，美国公司 Metro Aerospace 最近 3D 打印了玻璃填充的尼龙微型叶片，旨在减少阻力。通过这种3D打印工艺，麦德龙航空能够确保其飞行级部件的一致性，更容易获得美国联邦航空局的批准。

在医疗领域，尼龙可用于原型制作并创建教育解剖模型，以及生产医疗最终用途部件。巴斯夫的 Ultramid 聚酰亚胺最近被用于生产定制的 3D 打印假肢插座。用碳纤维增强的聚酰胺确保假肢保持坚固和轻便。

尼龙3D打印不仅用于工业领域。消费品行业迅速增加了 3D 打印的使用，也很好地利用了尼龙。从手机壳到可定制的眼镜，尼龙为各种应用提供了灵活的选择。最近的一个案例是香奈儿的 3D 打印睫毛膏刷，采用 SLS 技术，由聚酰胺粉末制成。

总结

尼龙 3D 打印为工业设计师和工程师带来了广泛的好处，可以创建具有良好机械性能的零件，适用于功能原型制作和最终用途。虽然 SLS 是目前用于打印尼龙零件的最常用技术，但技术和材料的进步意味着其他技术正在迅速迎头赶上。例如，通过鼓励合作，惠普的开放平台旨在推动采用 MJF 技术的尼龙 3D 打印技术的采用。在 FDM 方面，适合该技术的尼龙长丝也在不断改进。