{"id":12920,"date":"2024-04-25T00:01:57","date_gmt":"2024-04-24T22:01:57","guid":{"rendered":"https:\/\/www.3dnatives.com\/it\/?p=12920"},"modified":"2024-04-25T15:44:47","modified_gmt":"2024-04-25T13:44:47","slug":"pa11-vs-pa12-quale-nylon-per-stampa-3d-250420249","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.3dnatives.com\/it\/pa11-vs-pa12-quale-nylon-per-stampa-3d-250420249\/","title":{"rendered":"PA11 vs PA12: quale tipo di nylon scegliere per la stampa 3D?"},"content":{"rendered":"

Il nome nylon<\/a>, noto anche come poliammide (PA), identifica un gruppo di polimeri spesso utilizzati nella stampa 3D. Il nylon \u00e8 particolarmente apprezzato per la sua capacit\u00e0 di sopportare elevate sollecitazioni meccaniche e per la sua resistenza al calore, alla lacerazione e all’abrasione. Per questo motivo questo materiale \u00e8 spesso utilizzato nella produzione di parti resistenti, ad esempio nell’industria automobilistica<\/a> e aerospaziale<\/a>, ma anche nel settore medicale<\/a>. Nella stampa 3D si utilizzano diversi tipi di nylon, i cui nomi variano a seconda del numero di atomi di carbonio che contengono. Il PA6 \u00e8 pi\u00f9 comunemente utilizzato nella stampa FDM, mentre il PA11 e il PA12 sono utilizzati nei processi basati su polveri. Sebbene le aree di applicazione di PA11 e PA12 si sovrappongano, le due plastiche presentano alcune differenze. Proponiamo quindi un confronto tra i due materiali, esaminandone le rispettive propriet\u00e0, l’origine, i requisiti di stampa e, infine, le applicazioni e le categorie di prezzo.<\/p>\n

Origine e propriet\u00e0 meccaniche<\/h3>\n

Le poliammidi sono differenziate dalla nomenclatura e il numero che segue la sigla comune PA rappresenta il numero di atomi di carbonio. PA11 e PA12 si differenziano per molti aspetti, a partire dalla loro origine e produzione. Il PA12 \u00e8 una termoplastica lineare e semicristallina ottenuta dal gas naturale o dal petrolio. I processi chimici sono utilizzati per ottenere il laurin-lattame, che \u00e8 la molecola di partenza per la fabbricazione del PA12. Nel 1963, Chemische Werke H\u00fcls AG present\u00f2 per la prima volta il PA12 in collaborazione con Emser Werke a Domat. Da allora, l’omopolimero, che consiste in un unico componente monomerico, si \u00e8 affermato in molte applicazioni. Nonostante ci\u00f2, il PA12 \u00e8 sempre pi\u00f9 al centro del dibattito a causa della sua origine e del suo impatto sull’ambiente.<\/a><\/p>\n

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Il PA11 \u00e8 ottenuto dall’olio di ricino ed \u00e8 quindi considerato un’alternativa pi\u00f9 ecologica del PA12. (foto: Jellypipe)<\/p><\/div>\n

Alla ricerca di una maggiore durata e di una produzione pi\u00f9 “verde”, le aziende si stanno rivolgendo a materiali alternativi con propriet\u00e0 simili. Ci\u00f2 ha contribuito all’ascesa del PA11, perch\u00e9 l’origine di questa poliammide \u00e8 biologica. Il PA11 \u00e8 prodotto con materie prime rinnovabili, ottenute da derivati vegetali. Il pi\u00f9 delle volte viene utilizzato l’olio di ricino, che si ottiene dai semi dell’albero miracoloso africano “Ricinus communis”, mediante spremitura. L’olio di ricino viene poi convertito nell’aminoacido 11-aminoundecanoico attraverso la sintesi di monomeri. La successiva polimerizzazione dei monomeri d\u00e0 origine al PA11. L’origine del PA11 assomiglia quindi al PA6 ed \u00e8 molto diversa dalla sua vicina di codice, il PA12. Anche se PA11 \u00e8 considerato un’alternativa pi\u00f9 sostenibile grazie alla sua origine biobased, non \u00e8 biodegradabile. Come le altre poliammidi, deve essere selezionata in un sistema di raccolta specializzato prima di essere trattata per il riciclaggio.<\/p>

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Sebbene le origini di PA11 e PA12 siano molto diverse, le loro propriet\u00e0 meccaniche sono simili, motivo per cui vengono spesso utilizzate nell’industria per scopi simili. Il PA11 e il PA12 sono considerati estremamente robusti, forti e resistenti, con un’eccellente resistenza allo scorrimento, all’usura e agli agenti chimici. La poliammide PA12 \u00e8 considerata la pi\u00f9 leggera di tutte le plastiche poliammidiche e si distingue per la sua bassa concentrazione di gruppi amidici. Inoltre, PA12 supera le altre poliammidi, anche il PA11, in termini di basso assorbimento di acqua e densit\u00e0. I vantaggi del PA11 risiedono invece nelle propriet\u00e0 meccaniche, che superano quelle della PA12. Il PA11 \u00e8 altamente duttile e ha un’eccellente resistenza agli urti. \u00c8 molto resistente all’abrasione e alla fatica e le parti in PA11 vantano una maggiore isotropia. Pu\u00f2 sopportare temperature fino a 190\u00b0C, anche se le temperature permanenti variano da -40\u00b0C a 125\u00b0C. I pezzi in PA11 finiti sono resistenti e flessibili, durevoli e hanno una superficie opaca. Lo stesso vale per i pezzi in PA12. In entrambi i casi, i pezzi possono essere colorati.<\/p>\n

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Il PA 12 (bianco) \u00e8 il tipo di nylon pi\u00f9 leggero, mentre il PA 11 (grigio) ha migliori propriet\u00e0 meccaniche. (crediti fotografici: Jellypipe)<\/p><\/div>\n

In termini di temperatura di impiego, il PA12 \u00e8 meno performante del PA11, perch\u00e9 mentre \u00e8 in grado di sopportare un intervallo estremo di -50\u00b0C – 150\u00b0C, la sua temperatura di esercizio continuo \u00e8 di soli 50-80\u00b0C. Come il PA11, \u00e8 anche altamente resistente all’abrasione e alla fatica. \u00c8 resistente ai grassi, agli oli, ai solventi, agli alcali e alle soluzioni saline, rendendo le parti realizzate in PA12 altamente resistenti all’usura e facili da saldare e incollare. La PA12 non \u00e8 solo la PA pi\u00f9 leggera, ma \u00e8 anche la pi\u00f9 resistente alle cricche da stress. Sebbene il comportamento all’urto della PA12 sia molto buono, non riesce ad eguagliare quello della PA11. Nel confronto diretto con la PA11, la PA12 non \u00e8 all’altezza in termini di resistenza e durezza. Per questo motivo, la PA12 viene spesso rinforzata con additivi come fibre di vetro o di carbonio per compensare questa carenza.<\/p>\n

Entrambi i materiali sono generalmente compatibili con i tessuti e i pezzi realizzati con essi sono adatti al contatto con la pelle umana. Vale la pena ricordare, tuttavia, che il PA12 di alcuni produttori pu\u00f2 essere utilizzato per i pezzi a contatto con gli alimenti, cosa che non sempre accade con il PA11. Tuttavia, esistono polveri di PA11, come la PA11 Blue di APC-Tec, approvate dalla FDA per il contatto con gli alimenti.<\/p>\n

Stampa 3D con PA11 e PA12<\/h3>\n

Nella stampa 3D, il PA \u00e8 utilizzato principalmente sotto forma di filamento e polvere. Si trova anche la resina PA per il processo SLA o DLP, che imita le propriet\u00e0 dei materiali termoplastici PA. Il forma di filamento si trova pi\u00f9 spesso il PA6, che \u00e8 disponibile principalmente in questa forma e solo in misura limitata in polvere, il che pu\u00f2 portare a problemi di lavorazione. Al contrario, i processi basati sulle polveri utilizzano principalmente PA11 e PA12. Ci\u00f2 \u00e8 dovuto alle propriet\u00e0 termoplastiche del materiale, in quanto il nylon \u00e8 particolarmente adatto a essere deformato con il calore. Questi processi comprendono sinterizzazione laser selettiva (SLS), Multi Jet Fusion (MJF), SAF e HSS. Questi processi sono caratterizzati da un’elevata produttivit\u00e0 e la polvere non utilizzata per i pezzi pu\u00f2 essere riciclata in una certa misura.<\/p>\n

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Il processo MJF (crediti fotografici: Hubs)<\/p><\/div>\n

Il PA12 tende a essere utilizzato pi\u00f9 spesso nella produzione additiva rispetto al PA11, anche per il suo punto di fusione pi\u00f9 basso. Il PA12 fonde a 175-180\u00b0 (a seconda del produttore), mentre il PA11 fonde solo a circa 200\u00b0. Queste differenze di temperatura di fusione spiegano anche perch\u00e9 le polveri non possono essere mescolate insieme per la stessa stampa. La lavorazione delle polveri \u00e8 una sfida per questi processi di stampa 3D, anche se la maggior parte dei produttori offre soluzioni Build Unit specifiche per ogni materiale.<\/p>\n

Post-processing<\/h3>\n

Qualunque sia il processo scelto per la stampa di PA11 e PA12, la post-lavorazione \u00e8 una fase essenziale. Non c’\u00e8 differenza tra i materiali su questo punto, poich\u00e9 alcune fasi di finitura sono obbligatorie per entrambi. Il primo passo \u00e8 la depolverizzazione, che consiste nel rimuovere i pezzi dal panetto di polvere e aspirare la polvere intorno ad essi. Questa polvere pu\u00f2 essere riciclata in una certa misura per un nuovo lotto di stampa. Si possono poi utilizzare vari processi per estendere la pulizia dei pezzi, dato che c’\u00e8 sempre un po’ di polvere residua sui pezzi, e per migliorare la finitura superficiale. I pezzi in PA11 e PA12 possono anche essere verniciati o colorati in una fase successiva.<\/p>\n

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Una fase importante in tutti i processi basati sulle polveri \u00e8 il post-trattamento. (crediti fotografici: Protiq)<\/p><\/div>\n

Applicazioni<\/h3>\n

Questi due materiali, che appartengono allo stesso gruppo di plastiche, possono essere utilizzati in una moltitudine di applicazioni nel processo di stampa 3D, con una certa sovrapposizione nei loro campi di applicazione.<\/p>\n

In campo medico, le polveri di PA11 e PA12 sono utilizzate nella misura in cui sono dichiarate biocompatibili dal produttore. Sono utilizzate nella produzione di protesi, ortesi, dispositivi medici e apparecchiature mediche. Nel settore medico, tuttavia, la PA11 \u00e8 apprezzata pi\u00f9 per la sua biocompatibilit\u00e0 e flessibilit\u00e0 rispetto alla PA12, che \u00e8 generalmente pi\u00f9 resistente.<\/p>\n

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La PA11 e la PA12 sono spesso utilizzate per protesi e ortesi. (crediti fotografici: EOS)<\/p><\/div>\n

Entrambi i materiali sono utilizzati anche nell’industria automobilistica. Il PA11 \u00e8 popolare per i pezzi di prototipazione dei veicoli, ma anche per la produzione di massa. Grazie alla sua resistenza agli urti e agli agenti chimici, viene utilizzato anche per la produzione di parti di veicoli in caso di collisione, sia internamente che esternamente, ad esempio per guarnizioni, componenti del motore e rivestimenti. Anche il PA12 \u00e8 utilizzato nella stampa 3D per il settore automobilistico, cio\u00e8 per la costruzione di veicoli, in particolare per tubi flessibili e di precisione, compresi i tubi del carburante resistenti alla pressione e agli urti. Nel settore aerospaziale, il PA11 viene utilizzato nella stampa 3D per la sua resistenza agli urti e la sua leggerezza, ad esempio per le carenature e le parti strutturali interne degli aerei. Il PA12 \u00e8 ideale anche per la produzione di tubi di precisione, in particolare per le tubazioni del carburante resistenti alla pressione e agli urti. Nei settori automobilistico e aerospaziale, il PA11 \u00e8 apprezzato, a differenza del PA12, per le parti pi\u00f9 leggere che produce e per il suo contributo all’efficienza dei consumi, mentre i vantaggi del PA12 risiedono nella sua rigidit\u00e0 e durezza per le parti che richiedono una maggiore resistenza.<\/p>\n

Anche l’industria sportiva utilizza entrambi i materiali: il PA11 per la sua resistenza all’abrasione, ad esempio nelle fodere degli sci e nelle suole delle scarpe da calcio, e per la sua buona flessibilit\u00e0. Il PA12 \u00e8 utilizzato per le attrezzature per gli sport invernali, come gli scarponi da sci alpino e da fondo e gli attacchi da sci, grazie alla sua particolare resistenza meccanica alle basse temperature.<\/p>\n

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Il PA11 e il PA12 sono utilizzati anche nel settore sportivo. (crediti fotografici: Prodways\/Salomon)<\/p><\/div>\n

Entrambi i materiali sono utilizzati nei settori dell’ingegneria meccanica, dell’elettrotecnica e dell’elettronica, nonch\u00e9 nell’industria dell’imballaggio. Il PA12 \u00e8 utilizzato ad esempio per componenti di ingegneria meccanica come cerniere e ingranaggi, oltre che per le pellicole isolanti. Nell’elettrotecnica e nell’elettronica, il PA11 \u00e8 utilizzato come materiale isolante e protettivo per cavi, connettori e alloggiamenti di dispositivi elettronici e, grazie alla sua durata particolarmente lunga, in generale per applicazioni altamente tecniche.<\/p>\n

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Un connettore in nylon (crediti fotografici: EOS)<\/p><\/div>\n

Produttori e prezzi di PA11 e PA12<\/h3>\n

In generale, PA12 \u00e8 la variante pi\u00f9 costosa della famiglia dei nylon rispetto a PA11, poich\u00e9 la domanda di PA11 \u00e8 pi\u00f9 bassa. Il PA11 pu\u00f2 essere acquistato a partire da 50 euro\/kg, fino a 200 euro\/kg. Le variazioni di prezzo per lo stesso tipo di polvere sono legate al fatto che si tratti di polvere standard o rinforzata. Se si confrontano i prezzi dei pezzi finiti realizzati con i due diversi materiali, \u00e8 facile notare che i pezzi prodotti in serie in PA11 sono significativamente pi\u00f9 economici di quelli realizzati in PA12, di circa il 30% a seconda della quantit\u00e0 prodotta. D’altra parte, per la produzione di pezzi unici, vale la pena, dal punto di vista dei costi, utilizzare il PA12.<\/p>\n

Entrambi i materiali sono disponibili presso un’ampia gamma di produttori. Tra i produttori di PA11 pi\u00f9 noti ci sono EMS-Grivory e il gruppo francese Arkema, che vende il PA11 con il nome di RILSAN\u00ae PA11. Arkema offre anche il PA12, con il nome RILSAMID\u00ae. Il PA12 \u00e8 spesso venduto sul mercato anche con il nome di VESTAMID\u00ae o VESTOSINT\u00ae. Il gruppo chimico BASF offre anche PA12 e PA11 in polvere. PA12 \u00e8 disponibile anche presso produttori come Evonik, ma anche presso 3DSystems e Farsoon, che offrono polveri sviluppate in collaborazione con aziende chimiche, ma che mantengono riservate le partnership per lo sviluppo dei materiali.<\/p>\n

Oltre all’invenzione del materiale PA11, pi\u00f9 ecologico, diversi produttori si stanno impegnando per rendere la produzione di PA12 pi\u00f9 organica ed ecologica. Il fornitore tedesco di attrezzature e materiali EOS, ad esempio, offre il PA12 come alternativa ad alte prestazioni alle plastiche ABS o PA6 diffuse nello stampaggio a iniezione e ha costantemente migliorato l’efficienza della produzione del materiale, ad esempio riducendo l’impronta di carbonio grazie all’uso di energia rinnovabile. Sul mercato esistono anche polveri di poliammide a cui sono state aggiunte fibre di Kevlar, di carbonio o persino perle di vetro. HP, ad esempio, offre un materiale termoplastico con il 40% di perle di vetro e un alto tasso di riciclaggio. Il materiale \u00e8 disponibile con il nome di HP 3D High Reusability PA12 Glass Beads. Recentemente, HP ha anche annunciato il lancio di una nuova polvere di PA12 sviluppata in collaborazione con Arkema, denominata HP 3D HR PA 12 S, che presenta un elevato tasso di riutilizzabilit\u00e0 fino all’85%, contribuendo a ridurre i rifiuti.<\/p>\n

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