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Tutto quello che c’è da sapere sul nylon per la stampa 3D

Pubblicato il 18 Gennaio 2023 da Nunzia A.
nylon

Il nylon, chiamato anche poliammide (PA), è un polimero ampiamente utilizzato nel settore della produzione additiva. Questo termoplastico è disponibile in polvere o in filamenti per tecnologie come SLS, Multi Jet Fusion o FDM.  Queste plastiche sono classificate in base alla loro composizione chimica, in particolare in base al numero di atomi di carbonio che contengono: le più conosciute sul mercato della stampa 3D sono senza dubbio la PA12 e la PA11, oltre alla PA6 per la FDM. Quali sono le caratteristiche del nylon quando viene utilizzato per la stampa 3D? Chi sono i produttori presenti sul mercato e quali sono le applicazioni? Ecco la nostra guida completa!

È nel 1935 che compare per la prima volta il nylon: ottenuto da Wallace Carothers, che allora lavorava per l’azienda chimica DuPont, il materiale è stato commercializzato solo tre anni dopo sotto forma di spazzolino da denti! Il nylon sarà utilizzato principalmente nell’industria tessile grazie alla sua flessibilità e resistenza: fu utilizzato per la prima volta nel 1940 nella produzione di calze da donna. In seguito, è stato adottato nell’industria automobilistica grazie alle sue proprietà di resistenza e attrito.

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Nylon in polvere.

Filamenti di nylon per la stampa 3D FDM

Se consideriamo i filamenti, il nylon è più spesso disponibile con 6 atomi di carbonio, più comunemente chiamato PA6. È un filamento che presenta molte caratteristiche interessanti, tra cui una grande flessibilità, resistenza agli urti e all’abrasione. Inoltre, le sue proprietà meccaniche sono molto simili a quelle dell’ABS. Tuttavia, si noti che il nylon richiede la presenza di un piatto riscaldato all’interno della stampante 3D (che può raggiungere circa 80°C) a causa di problemi di adesione. Sarà inoltre necessario prestare attenzione allo stoccaggio perché assorbe rapidamente l’umidità circostante (materiale igroscopico) il che potrebbe avere un impatto sulla stampa in seguito. In termini di temperatura di estrusione, la stampante 3D dovrà arrivare a 250°C, o addirittura a 220°C per alcuni tipi di nylon.

I filamenti di nylon sono una buona alternativa al policarbonato perché sono più facili da stampare. Hanno una durata migliore e sono quindi ideali per la stampa di parti che devono essere resistenti. Il nylon viene quindi utilizzato per stampare utensili, cerniere o componenti di macchine che necessitano di una buona resistenza.

Tra i principali produttori di filamenti di nylon, troviamo Taulman3D, XStrand, Neofil3D e produttori di macchine come Zortrax e UltiMaker. Si noti che il nylon può essere rinforzato con fibra di carbonio o fibra di vetro. Per quanto riguarda il prezzo, per una bobina classica (500 grammi, diametro 1,75 mm) occorrono tra i 25 € e i 40 € a seconda della marca; se si sceglie un materiale composito, il prezzo può salire rapidamente intorno ai 60-70 €.

Nylon in polvere

La FDM non è il processo più diffuso per la stampa 3D del nylon: lo è invece la sinterizzazione laser selettiva (SLS). Il nylon in questo caso è utilizzato in polvere, generalmente PA12 o PA11. Iniziamo con il PA12, il più diffuso nel settore: offre proprietà meccaniche e termiche molto elevate (elevata rigidità, estrema solidità anche a temperature molto basse, resistenza alle sollecitazioni, ecc). Rispetto ai filamenti, assorbe poca umidità ed è anche molto facile da lavorare dopo la stampa (vernice, tintura, ecc.). È anche biocompatibile: può essere utilizzato per produrre parti a contatto con la pelle, il che lo rende un materiale interessante per il settore medico, soprattutto per la produzione di dispositivi protesici. Il PA12 è molto apprezzato per la produzione di ingranaggi, cerniere o anche per sostituire alcune plastiche utilizzate nei processi di stampaggio a iniezione.

Pezzo creato in PA12.

Anche il PA11 è utilizzato per la produzione additiva. Questo è di origine biologica, viene principalmente prodotto dall’olio di ricino, mentre il PA12 deriva dal petrolio. Possiamo quindi facilmente affermare che il PA11 è più ecologico e condivide le caratteristiche del PA12 ma con alcune differenze: il PA11 ha una migliore stabilità termica, una maggiore resistenza alla luce e ai raggi UV e una buona elasticità. Le parti stampate in 3D con questa poliammide hanno anche una durata maggiore, il che la rende un materiale ideale per la produzione di parti per uso finale o prototipi funzionali con importanti proprietà meccaniche. Il PA11 assorbe un po’ più di umidità rispetto al PA12.

Oggi, il gruppo chimico francese Arkema è senza dubbio il più grande produttore di polvere di PA11, commercializzato con il nome di Rilsan PA11, sin dagli anni ’50. L’azienda tedesca BASF si è unita alla corsa con il suo marchio Ultrasint, compatibile con le macchine HP Multi Jet Fusion e con alcuni modelli di stampanti SLS. Il gruppo produce anche PA6. Per il PA12, i produttori sono Arkema ed Evonik, mentre EOS, 3D Systems o Farsoon offrono le loro polveri sviluppate in collaborazione con aziende chimiche. Da notare che esistono anche nuove polveri di poliammide caricate, basate su fibre di carbonio o kevlar ma anche, ad esempio, su perle di vetro.

Crediti: HP

Infine, il processo HP Multi Jet Fusion è noto per l’uso di poliammidi, sia PA12 che PA11. La particolarità della tecnologia HP è che offre un tasso di riciclaggio più elevato rispetto alla tecnologia SLS convenzionale: fino a circa il 70% della polvere non utilizzata durante la stampa 3D viene poi miscelata a nuova polvere di poliammide, riducendo così al minimo gli scarti.

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