3D打印尼龍材料的性能和應(yīng)用領(lǐng)域
魔猴君 知識(shí)堂 1955天前
一、耐用性尼龍材料的性能
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(1)力學(xué)性能。
尼龍具有優(yōu)良的力學(xué)性能。其拉伸強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、剛性及耐磨性都比較好,適合制造一些需 要高強(qiáng)度、高韌性的制品。但是其力學(xué)性能受溫度及濕度的影響較大，其拉伸強(qiáng)度隨溫度和濕度的增加而減小。尼龍的沖擊性能很好.其隨溫度和吸水率的增大而上升,硬度隨含水率的增大而下降。
(2)電性能。
在低溫和干燥的條件下,尼龍具有良好的電絕緣性,但是在潮濕的條件下，其體積電阻率和介電強(qiáng)度均會(huì)降低，介電常數(shù)和介電損耗也會(huì)明顯增大。在FDM和SLS工藝打印中均需避免尼龍粉末因摩擦生成靜電對(duì)打印的干擾。
(3)熱性能。
尼龍屬于極性較強(qiáng)的一類高分子材料，分子間可以形成氫鍵,因此熔融溫度比較高，且熔融溫度范圍比較窄,有明顯的熔點(diǎn)。同其他高分子材料相比，尼龍材料的分子量通常較小,因此熱變形溫度較低，一般在80C以下。由于多數(shù)尼龍的熔融溫度遠(yuǎn)大于熱變形溫度.導(dǎo)致尼龍的熔體粘度較小。無法滿足FDM打印的要求，FDM打?qū)彽囊?/span>，因此尼龍材料多數(shù)采用SLS工藝進(jìn)行打印。
(4) 耐化學(xué)藥品性能。
尼龍具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、結(jié)晶性和高的內(nèi)聚能，不溶于普通的溶劑，由于它能耐很多化學(xué)藥品，所以不受酸、堿、酮、醇、脂、油脂、潤滑油、汽油.鹽水及清潔劑的影響。常溫下，尼龍溶解于某些鹽的飽和溶液和一些強(qiáng)極性溶劑。它還對(duì)某些細(xì)菌表現(xiàn)出很好的穩(wěn)定性，因此可以用于一些生物醫(yī)療用器械的打印。
(5) 其他性能。
尼地耐候性一般，長時(shí)間暴露于大氣中會(huì)變脆，力學(xué)性能明顯下降，加入碳灰和穩(wěn)定劑后可以改善其耐候性。
目前通過幾個(gè)方面的改性有助于提供3D打印尼龍材料的綜合性能；降低吸水性；提供尺寸穩(wěn)定性；提高阻燃性；提高力學(xué)性能；改善低溫脆性；提高耐磨性；降低成本。
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二、耐用性尼龍材料在3D打印中的應(yīng)用
耐用性尼龍材料因具有易于加工和上色的優(yōu)點(diǎn)使其在3D打印領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。目前,3D打印耐用性尼龍材料主要用于制造功能性測試的原型件和不需要工具加工的耐用性成品零件以及滿足廠商需求的精密零件的樣件。
在3D打印人工骨制造領(lǐng)域，國外起步較早，耐用性尼龍材料在3D打印中的一一個(gè)突出用途就在3D打印人工骨制造方面的應(yīng)用。在3D打印人工骨制造領(lǐng)域，國外起步較早，自20世紀(jì)90年代初起便有許多專家學(xué)者利用該辦法進(jìn)行合金材料及熱塑性高分子材料人工骨的研究工作，大膽地進(jìn)行了應(yīng)用嘗試，并取得了較滿意的效果,展示出該技術(shù)巨大的潛在價(jià)值和市場前景。Berr等人采用耐用性尼龍材料，應(yīng)用SLS方法對(duì)顱骨三維CT掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行燒結(jié),得到完整的顱骨模型。此后，耐用性尼龍?jiān)谠擃I(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。 與ABS等其它高分子材料相比，耐用性尼龍的加工溫度稍高，其3D打印制品具有柔軟性好，韌性好，機(jī)械性能高，收縮率低，耐化學(xué)腐蝕能力強(qiáng)，可以耐受大部分的有機(jī)溶劑等特點(diǎn)。另外，它的制品韌性高于ABS的制品，沖擊強(qiáng)度是普通PLA的10倍以上，斷裂伸長率是普通PLA的50倍以上，因此常被應(yīng)用于高機(jī)械強(qiáng)度的零件制造。
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1.耐用性尼龍材料在3D打印中的應(yīng)用
當(dāng)前，耐用性尼龍材料在3D打印中的應(yīng)用主要包括以下幾個(gè)方面:
(1) 結(jié)構(gòu)復(fù)雜的、薄壁的管道(電動(dòng)工具、航天航空設(shè)備)。
(2) 外殼產(chǎn)品。
(3) 葉輪和連接器。
(4) 運(yùn)動(dòng)用消費(fèi)品。
(5) 汽車儀表盤和格窗。
(6) 裝配設(shè)計(jì)。
(7) 接近最終使用的產(chǎn)品性能特征的功能原型件。
(8) 適用于中小體積的快速制造。
(9) 要求適合USP Class VI 或生物適應(yīng)性標(biāo)準(zhǔn)的醫(yī)療應(yīng)用設(shè)備。
(10) 車床加工或用黏合劑黏合而成的零件。
(11) 結(jié)構(gòu)復(fù)雜的產(chǎn)品和塑料原型件。
(12) 外觀、結(jié)構(gòu)或功能性原型件。
