나일론 3D 인쇄:알아야 할 모든 것

폴리아미드라고도 하는 나일론은 시장에서 가장 인기 있고 다재다능한 3D 프린팅 재료 중 하나입니다. 합성 폴리머인 나일론은 내마모성, 질기고 ABS 및 PLA 열가소성 수지보다 더 큰 강도와 내구성을 가지고 있습니다. 이러한 특성으로 인해 나일론은 광범위한 3D 인쇄 응용 분야에 이상적인 선택입니다.

오늘의 자습서에서는 나일론 3D 인쇄의 이점과 잠재적 응용 프로그램을 살펴보겠습니다. 또한 나일론에 가장 적합한 3D 인쇄 기술을 살펴보고 나일론 필라멘트를 사용하여 우수한 인쇄 결과를 얻는 방법에 대한 팁을 제공합니다.

나일론으로 3D 프린팅을 하는 이유

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기어 및 도구와 같은 기능 부품 및 프로토타입에 이상적인 나일론은 탄소 섬유 또는 유리 섬유로 강화할 수 있으므로 기계적 특성이 우수한 경량 부품을 얻을 수 있습니다. 그러나 ABS에 비해 나일론은 특별히 뻣뻣하지 않습니다. 따라서 부품에 강성이 필요한 경우 추가 재료로 부품을 강화하는 것을 고려해야 합니다.

나일론은 유연성에 대한 높은 강성을 제공합니다. 즉, 얇은 벽으로 인쇄하면 부품이 유연하고 두꺼운 벽으로 인쇄하면 단단해집니다. 이는 단단한 부품과 유연한 조인트가 있는 리빙 힌지와 같은 구성 요소를 생산하는 데 적합합니다.

나일론으로 인쇄된 부품은 일반적으로 표면 마감이 좋기 때문에 후처리가 덜 필요합니다.

SLS 및 Multi Jet Fusion과 같은 파우더 베드 기술과 결합된 나일론 3D 프린팅은 움직이는 부품과 맞물리는 부품을 만드는 데 사용할 수 있습니다. 이렇게 하면 개별적으로 인쇄된 구성 요소를 조립할 필요가 없고 매우 복잡한 개체를 더 빨리 생산할 수 있습니다.

• 나일론은 흡습성으로 액체를 흡수하므로 생산 후 부품을 염색할 수 있습니다.

어떤 기술을 선택해야 합니까?

나일론 및 폴리아미드 기반 복합 재료는 SLS(Selective Laser Sintering) 및 MJF(Multi Jet Fusion)와 같은 분말층 3D 프린팅 기술과 가장 잘 작동하며 시장에서 다양한 유형을 사용할 수 있습니다. 나일론 소재는 FDM 3D 프린터용 필라멘트 형태로도 제공됩니다. 그러나 높은 인쇄 온도와 뒤틀림 문제로 인해 FDM과 함께 나일론 필라멘트를 사용하는 것이 더 어려울 수 있습니다.

SLS

나일론 분말은 SLS 인쇄 공정에서 널리 사용되며, 가장 일반적으로 사용되는 폴리아미드 2종은 폴리아미드 11(PA11) 및 폴리아미드 12(PA12)입니다. PA11은 UV 및 내충격성이 뛰어나고 PA12는 강도와 강성이 뛰어납니다. 또한 유리, 탄소 섬유 및 알루미늄 강화 폴리아미드와 같은 다양한 복합 재료가 있어 훨씬 더 향상된 기계적 특성을 제공합니다. Multi Jet Fusion 기술이 더 빠른 속도와 더 나은 치수 정확도를 제공하지만 현재 SLS는 나일론을 사용한 3D 인쇄에 가장 신뢰할 수 있는 기술입니다.

Multi Jet Fusion

HP의 Multi Jet Fusion 기술은 PA11, PA12 및 HP 3D High Reusability PA 12 Glass Beads(40% 유리 비드로 채워진 폴리아미드 소재)와 같은 다양한 나일론 3D 프린팅 재료를 지원합니다. MJF용 나일론 분말은 재활용이 가능하고 부품의 기계적 특성을 손상시키지 않으면서 잉여 분말(최대 70%)을 인쇄 공정에 다시 투입할 수 있기 때문에 재사용이 가능합니다.

융합 증착 모델링

FDM은 나일론 3D 인쇄에 사용할 수 있지만 나일론은 많은 FDM 압출기가 관리할 수 있는 것보다 높은 인쇄 온도가 필요합니다. SLS 및 MJF와 비교할 때 FDM용 나일론 필라멘트는 산업 응용 분야에 널리 사용되지 않지만 그럼에도 불구하고 이 사용 사례에 최적화된 여러 FDM 3D 프린터가 시장에 나와 있습니다. 예를 들어 Markforged는 독점적인 Onyx 소재를 제공합니다. 나일론과 마이크로 탄소 섬유 복합재인 오닉스는 최종 용도에 적합한 견고하고 내열성이 있는 부품을 생산하며 ABS 부품보다 1.4배 더 강하고 뻣뻣하다고 합니다.

나일론으로 3D 프린팅하기 위한 팁

FDM용 :

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나일론은 수분을 흡수하기 때문에 습한 나일론 필라멘트는 층 접착력 및 표면 거칠기와 같은 원치 않는 결과를 초래할 수 있습니다. 그렇기 때문에 나일론 필라멘트를 건조하고 밀폐된 용기에 보관하고 인쇄하기 전에 재료가 건조한지 확인하는 것이 중요합니다. 나일론 필라멘트를 70°C~80°C의 오븐에서 4~6시간 동안 건조시키는 것도 좋은 습관입니다.

나일론 필라멘트의 평균 인쇄 온도가 240도 이상이므로 일부 FDM 3D 프린터는 이러한 고온에 적합하지 않을 수 있습니다. 따라서 나일론 필라멘트를 사용하기 전에 FDM 프린터에서 압출기의 최대 온도를 확인하는 것이 좋습니다.

나일론은 휘어지기 쉬우므로 이를 방지하기 위해 인쇄 플랫폼을 예열하는 것이 좋습니다.

SLS 및 MJF의 경우:

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SLS 및 MJF 3D 인쇄의 경우 나일론 부품은 최소 1mm의 벽 두께가 필요합니다. 리빙 힌지를 설계할 때 최소 벽 두께가 SLS 및 MJF에 대해 각각 0.3mm 및 0.5mm인지 확인하십시오.

파우더 베드 공정에서 나일론으로 작업할 때 뒤틀릴 가능성이 높기 때문에 크고 평평한 부품을 설계하지 않는 것이 좋습니다.

나일론은 움직이는 부품과 맞물리는 부품을 만들 수 있으므로 함께 인쇄되는 부품 사이의 간격이 0.5mm 이상이어야 합니다.

특히 벽이 20mm보다 두꺼운 부품의 경우 부품 내부에 갇힌 나일론 분말을 제거하는 것이 좋습니다. 재료를 절약하고 변형을 방지하려면 인쇄 후 가루를 쉽게 제거할 수 있도록 최소 2개의 탈출 구멍이 디자인에 포함되도록 하십시오.

나일론 3D 프린팅 애플리케이션

나일론은 반복적인 스냅핏, 리빙 힌지 및 기어를 포함한 다양한 용도에 완벽한 선택입니다. 항공우주 산업과 자동차 산업 모두 나일론의 유연성을 수용하여 맞춤형 툴링, 지그 및 고정구뿐만 아니라 내부 패널, 저열 공기 흡입구 부품 및 안테나 커버의 프로토타입을 생산하고 있습니다. 나일론 부품은 항공기에서도 찾을 수 있습니다. 예를 들어, 미국 회사인 Metro Aerospace는 최근에 항력을 줄이기 위해 설계된 유리로 채워진 나일론 마이크로베인을 3D 인쇄했습니다. 이 3D 프린팅 프로세스를 통해 Metro Aerospace는 비행 등급 구성 요소의 일관성을 보장하여 FAA 승인을 더 쉽게 얻을 수 있게 되었습니다.

의료 부문에서 나일론은 프로토타입 제작에 사용될 수 있습니다. 의료용 최종 사용 부품을 생산하는 것 외에도 교육용 해부학 모델을 생성합니다. BASF의 Ultramid 폴리이미드는 최근 맞춤형 3D 인쇄 보철 소켓을 생산하는 데 사용되었습니다. 탄소 섬유로 강화된 폴리아미드는 보철물이 강하고 가벼운 상태를 유지하도록 했습니다.

나일론 3D 프린팅이 사용되는 것은 산업 분야뿐만이 아닙니다. 3D 프린팅 사용이 급격히 증가하면서 소비재 산업에서도 나일론을 잘 활용하고 있습니다. 전화 케이스에서 맞춤형 안경에 이르기까지 나일론은 다양한 애플리케이션에서 유연한 선택을 제공합니다. 최근 사례는 SLS 기술을 사용하여 폴리아미드 분말로 만든 샤넬의 3D 프린팅 마스카라 브러시입니다.

요약하기

나일론 3D 프린팅은 기능적 프로토타이핑과 최종 사용에 모두 적합한 우수한 기계적 특성을 가진 부품을 생성하여 산업 디자이너와 엔지니어에게 광범위한 이점을 제공합니다. SLS는 현재 나일론 부품을 프린팅하는 데 사용되는 가장 일반적인 기술이지만 기술 및 물질적 발전은 다른 기술이 빠르게 따라잡고 있음을 의미합니다. 예를 들어, HP의 Open Platform은 협업을 장려함으로써 MJF 기술로 나일론 3D 프린팅의 채택을 추진하는 것을 목표로 합니다. FDM 측면에서도 기술에 적합한 나일론 필라멘트도 지속적으로 개선되고 있습니다.