همه‌چیز درباره فیلامنت نایلون برای پرینت سه بعدی: جنس، ویژگی‌ها و تعریف
می‌دونستی چیزی حدود ۵۰ مدل نایلون وجود داره؟ اما همه‌شون به درد پرینت سه بعدی نمی‌خورن. نایلون اولش برای الیاف نساجی ساخته شد.
فیلامنت نایلون برای پرینت سه بعدی
یه آقای محقق به اسم والاس اچ. کاروترز توی شرکت دوپونت سال ۱۹۳۵ کشفش کرد وقتی دنبال ساخت اولین الیاف کاملاً مصنوعی بود. از اون موقع تا الان، نایلون پا به خیلی جاها باز کرده؛ از جوراب‌شلواری گرفته تا قطعات صنعتی سنگین مثل خودرو و هوافضا.
نایلون در پرینت سه بعدی یعنی چی؟
نایلون‌ها در واقع یه خانواده بزرگ از پلاستیکهای نیمه‌کریستالی هستن که بهشون پلی‌آمید می‌گن. تولیدش با یه فرآیند شیمیایی به اسم پلیمریزاسیون تراکمی انجام میشه؛ یعنی دو ماده اولیه (مثل دی‌آمین و دی‌اسید) با هم واکنش می‌دن و پلیمر می‌سازن، در حالی که یه محصول جانبی مثل آب هم تولید میشه.
برای مثال:
نایلون ۶,۶ از واکنش هگزا متیلن دی‌آمین و اسید آدیپیک درست میشه.
نایلون ۶ از یه روش دیگه به اسم پلیمریزاسیون حلقه‌ای با استفاده از کاپرولاکتام ساخته میشه.
نایلون بیشتر از ۲۰ ساله که تو پرینت سه بعدی استفاده میشه. به شکل فیلامنت برای پرینترهای سه بعدی FDM و به شکل پودر برای روش‌هایی مثل SLS و MJF به کار می‌ره.
مشکلات نایلون در پرینت سه بعدی
اگه شنیدی پرینت با نایلون سخته، راست گفتن! چون نایلون خاصیت رطوبت‌گیری داره؛ یعنی مثل اسفنج رطوبت هوا رو می‌کشه تو خودش. همین باعث میشه پرینت‌هات تاب برداره، لایه‌ها خوب به هم نچسبن و کیفیت کار پایین بیاد. برای همین باید قبل از پرینت حتماً خوب خشک بشه.
خبر خوب اینه که وقتی به نایلون الیاف شیشه یا کربن اضافه بشه، بیشتر این مشکلات حل می‌شن. علاوه بر اون، مقاومت مکانیکی‌اش هم خیلی بهتر میشه. فیلامنت نایلون کربن‌فایبر دقیقاً همین ترکیب هست؛ یعنی نایلون مخلوط با رشته‌های کوتاه فیبر کربن که باعث میشه موقع پرینت تاب برنداره.
حتی تا ۲۵٪ حجم فیلامنت نایلون می‌تونه از این پرکننده‌ها باشه. با تنظیمات درست پرینتر و مواد مناسب، میشه قطعات خیلی محکم، بادوام و کاربردی برای کارهای سنگین ساخت.
مزایا
- انعطاف‌پذیر
- مقاوم و بادوام
- ضد سایش
- مقاوم در برابر قلیاها، روغن، سوخت و حلال‌های آلی
- مقاومت ضربهای بالاتر از PETG و ABS
- مقاومت خوب در برابر UV (و حتی بیشتر وقتی پایدارکننده UV بهش اضافه بشه)
- قابل بازیافت
معایب
- احتمال تاب‌برداشتن موقع پرینت و جدا شدن از صفحه
- رطوبتگیر بودن (قبل و بعد از پرینت) → باعث ایراد توی چاپ میشه
- استحکام کمتر نسبت به فیلامنت‌هایی مثل PETG یا ABS
- غیرقابل‌تجزیه (biodegradable نیست)
- مقاومت پایین در برابر هالوژن‌ها و اسیدهای غیرآلی
کاربردها
- پولی و چرخ‌دنده‌ها
- بست و پیچ‌مهره‌های پلاستیکی
- زیپ‌تای و بست‌های کابل
- سگک‌ها و قفل‌های پلاستیکی
- محیط‌های خشک و فضای باز
برای کسب اطلاعات بیشتر درباره سایر انواع فیلامنت ها میتوانید صفحه بررسی انواع فیلامنت های پرینتر سه بعدی FDM را مطالعه کنید.
ترکیبات فیلامنت نایلون چیست؟
نایلون‌ها یه خانواده بزرگ از پلاستیکهای نیمه‌کریستالی هستن که بهشون پلی‌آمید هم می‌گن. ساخت نایلون معمولاً با یه فرآیند شیمیایی به اسم پلیمریزاسیون تراکمی انجام میشه. توی این روش، دو ماده اولیه (یکی دی‌آمین و یکی دی‌اسید) با هم واکنش می‌دن و پلیمر می‌سازن، در حالی که یه محصول جانبی مثل آب یا HCl هم تولید میشه.
برای نمونه:
- نایلون ۶۶ از واکنش هگزا متیلن دی‌آمین و اسید آدیپیک به وجود میاد.
- نایلون ۶ هم از یه روش دیگه به اسم پلیمریزاسیون حلقه‌ای ساخته میشه که ماده اولیه‌اش کاپرولاکتام هست.
برای اینکه خواص مکانیکی و حرارتی نایلون بهتر بشه، معمولاً با الیاف شیشه یا الیاف کربن ترکیبش می‌کنن. جالبه بدونی تا ۲۵٪ حجم فیلامنت نایلون می‌تونه از همین پرکننده‌ها باشه.
ویژگی‌های فیلامنت نایلون
- انعطاف‌پذیری و استحکام خیلی خوبی داره → برای جاهایی که فشار و بار زیادی روش هست عالیه.
- مقاومت بالایی در برابر سایش → برای قطعاتی مثل پولی خیلی کاربردیه.
- در برابر روغن، سوخت و حلال‌های آلی مقاومت فوق‌العاده‌ای داره.
- در مقایسه با پلاستیکهای مهندسی مثل ABS، مقاومت ضربهای خیلی بهتری نشون می‌ده.
مقایسه ویژگی‌های مکانیکی و حرارتی فیلامنت‌ها
| ویژگی | نایلون ۶ | ABS | PETG | PP (پلی‌پروپیلن) |
|---|---|---|---|---|
| مدول کششی (MPa) | 2300 ± 64 | 1699 ± 113 | 1711 ± 45 | 234 ± 16 |
| تنش کششی در نقطه تسلیم (MPa) | 63.1 ± 1.1 (XY) | 38.1 ± 0.3 (XY) | 46.2 ± 0.8 (XY) | 8.6 ± 0.4 |
| ازدیاد طول در نقطه تسلیم (%) | 6.1 ± 0.2 (XY) | 4.1 ± 0.1 (XY) | 5.9 ± 0.1 (XY) | 18.7 ± 3.0 |
| مدول خمشی (MPa) | 1060 ± 58 | 1317 ± 28 | 1489 ± 25 | 250 ± 9 |
| استحکام خمشی (MPa) | 36.6 ± 3.0 | 21.5 ± 1.8 | 50 ± 3.5 | 9.4 ± 0.3 |
| مقاومت ضربه چارپی (kJ/m²) | ۱۳.۷ ± ۱.۲ (شیاردار) | ۱.۵ ± ۰.۱ (لولایی) | ۷.۹ ± ۰.۶ (شیاردار) | ۴۹.۱ ± ۳.۲ (شیاردار) |
| سختی (Shore D) | 81 | 76 | 76 | 42 |
| دمای تغییر شکل حرارتی (۰.۴۵۵ MPa) | 89.2 ± 5.6 | 86.6 ± 0.4 | 76.2 ± 0.8 | 64.1 ± 3.6 |
| دمای انتقال شیشه‌ای (°C) | 55.1 | 100.5 | 77.4 | -20 |
| دمای ذوب (°C) | 188.4* | 200 | 260 | 130.6 |
نایلون در مقایسه با پلاستیکهای دیگر
دمای ذوب نایلون حدود ۱۸۸/۴ درجه سانتی‌گراده. اما اگه نایلون با الیاف کربن یا شیشه ترکیب بشه، دمای ذوبش همون دمای ذوب ماده پایه (یعنی همون نایلون خالص) باقی می‌مونه و تغییر خاصی نمی‌کنه.
اگه نیاز به کسب اطلاعات درمورد فیلامنت محبوب یعنی PLA داشتی مقاله فیلامنت PLA محبوب ترین فیلامنت پرینتر سه بعدی رو مطالعه کن!
محدودیت‌های پرینت سه بعدی با نایلون
پرینت با نایلون یه‌سری دردسرها داره:
- موقع پرینت ممکنه تاب برداره و از صفحه پرینت جدا بشه.
- نایلون خیلی راحت رطوبت جذب می‌کنه؛ هم قبل از پرینت و هم بعدش. این موضوع باعث میشه قطعه نهایی پر از ایراد بشه.
- نسبت به بعضی فیلامنتهای دیگه مثل PETG و ABS اونقدرا هم قوی نیست.
اگه هنگام پرینت سه بعدی مشکلاتی وجود داره میتونید لیست مشکلات پرینتر سه بعدی و نحوه عیب یابی پرینتر رو مطالعه کنید و مشکلتون رو حل کنید.
ویژگی‌های فیلامنت نایلون
- انعطاف‌پذیری و استحکام خیلی خوبی داره → برای جاهایی که فشار و بار زیادی روش هست عالیه.
- مقاومت بالایی در برابر سایش → برای قطعاتی مثل پولی خیلی کاربردیه.
- در برابر روغن، سوخت و حلال‌های آلی مقاومت فوق‌العاده‌ای داره.
- در مقایسه با پلاستیکهای مهندسی مثل ABS، مقاومت ضربهای خیلی بهتری نشون می‌ده.
مزایای پرینت با نایلون
- مقاومت سایشی عالی → برای قطعاتی مثل چرخ‌دنده و پولی خیلی مناسبه.
- مقاومت ضربهای بالا نسبت به پلاستیکهای مهندسی دیگه مثل ABS یا PETG.
- مقاومت بیشتر در برابر UV نسبت به PLA و ABS، مخصوصاً تو محیط‌های خشک و فضای باز. (اگه به موادش پایدارکننده UV هم اضافه بشه که دیگه عالیه!)
چرا از نایلون در پرینت سه بعدی استفاده میشود؟
به خاطر استحکام، مقاومت شیمیایی و مقاومت سایشی.
درسته کار کردن باهاش آسون نیست، ولی میشه قطعات کاربردی و مقاوم ساخت. مخصوصاً فیلامنت نایلون کربن‌فایبر که از ترکیب نایلون با رشته‌های کوتاه فیبر کربن ساخته میشه. این ترکیب باعث میشه نایلون تاب برنداره، مقاومت مکانیکی‌اش بالا بره و خواص حرارتیش بهتر بشه.
بیشتر بدانید: عوامل موثر بر کیفیت و دوام پرینت سه بعدی
نکات مهم برای پرینت سه بعدی با نایلون
پرینت با نایلون سخته چون هم تاب برمی‌داره و هم رطوبت می‌کشه تو خودش. ولی با رعایت چند تا نکته می‌تونی نتیجه عالی بگیری:
۱. نگهداری در محیط خشک: نایلون اگه رطوبت بگیره، موقع پرینت بخار آب داخلش می‌جوشه و قطعه پر از حفره و عیب میشه. همیشه فیلامنت رو توی یه جعبه دربسته و خشک نگهداری کن. بعضی ظرف‌ها هستن که حتی موقع پرینت هم فیلامنت رو خشک نگه می‌دارن، مخصوصاً برای پرینت‌های طولانی خیلی به درد می‌خوره.
۲. کنترل دما: برای جلوگیری از تاب‌برداشتن، محیط پرینت باید حدود ۴۵ درجه سانتیگراد باشه.
۳. تنظیمات پیشنهادی پرینتر برای نایلون:
- دمای نازل: ۲۳۰ تا ۲۶۰ درجه سانتیگراد
- دمای صفحه پرینت: ۶۰ تا ۷۰ درجه سانتیگراد
- سرعت پرینت: ۳۰ تا ۷۰ میلیمتر بر ثانیه (۵۰ ایده‌آله، مخصوصاً برای قطعات دقیق)
- تراکم اینفیل: ۲۰٪ با الگوی مثلثی (برای قطعات تحمل‌بار می‌تونه تا ۵۰–۸۰٪ هم بره)
- ضخامت دیواره: حدود ۱.۵ میلیمتر (بسته به کاربرد نهایی)
۴. صفحه گرم + چسب: حتماً از صفحه گرم استفاده کن تا نایلون از صفحه جدا نشه. گاهی لازمه از چسب هم استفاده کنی.
۵. فیلامنتهای ترکیبی: اگه با تاب‌برداشتن مشکل داری، بهتره از نایلون کربن‌فایبر یا نایلون پرشده با الیاف شیشه استفاده کنی چون خیلی راحتتر پرینت می‌شن.
۶. بازی با تنظیمات سرعت: هر پرینتر و هر فیلامنتی یه رفتار خاص داره. باید با سرعت‌های مختلف تست بزنی تا بهترین نتیجه رو بگیری.
گرِگ پالسن، مدیر مهندسی کاربردها
“نایلون واقعاً یه ماده محکم و بادوامه، فقط حواست باشه سر تاب‌برداشتن روی صفحه پرینت اذیتت نکنه!”
بیشتر بدانید: تعریف استحکام پارگی و ارتباط آن با پرینت سه بعدی
سوالات متداول درباره فیلامنت نایلون برای پرینت سه بعدی
۱. نایلون چه فرقی با بقیه فیلامنتهای پلاستیکی دارد؟
نایلون مقاومت ضربهای خیلی بیشتری نسبت به PETG و ABS داره، و در مقایسه با PLA خیلی سختتر و منعطفتره. PLA خشک و شکنندهست و توی بارگذاری‌های مداوم زود خسته میشه، اما نایلون اینجا برنده‌ست.
البته پرینت با ABS هم سختی‌های خودش رو داره، ولی راحتتر از نایلونه و استحکام کششی بهتری هم داره. PETG هم راحتتر چاپ میشه و ارزون‌تره.
۲. آیا نایلون قابل بازیافت هست؟
بله، اما باید توی کارخونه‌های بازیافت صنعتی انجام بشه. مثلاً نایلون ۶ راحتتر بازیافت میشه چون از یه مولکول ساخته شده و دوباره پلیمریزه کردنش آسونه. ولی نایلون ۶,۶ از دو مولکول ساخته شده که جدا کردنشون سخت‌تره.
۳. چرا رطوبت برای پرینت نایلون بد است؟
چون نایلون مثل اسفنج رطوبت می‌کشه تو خودش. وقتی پرینت شروع میشه، اون رطوبت بخار میشه و حبابهای ریز درست می‌کنه. همین باعث میشه قطعه ضعیف بشه و کیفیتش بیاد پایین.
۴. بهترین سرعت پرینت نایلون چقدر است؟
بین ۳۰ تا ۷۰ میلیمتر بر ثانیه میشه پرینت گرفت، ولی سرعت ایدهآل حدود ۵۰ میلیمتر بر ثانیه هست؛ مخصوصاً وقتی جزئیات زیاد باشه. البته هر پرینتر و فیلامنتی رفتار خودش رو داره، پس باید با سرعت‌های مختلف تست بزنی.
۵. دمای ذوب فیلامنت نایلون چقدر است؟
دمای ذوب نایلون حدود ۱۸۸/۴ درجه سانتی‌گراده. اگه فیلامنت پرشده با کربن یا شیشه باشه، دمای ذوبش همون دمای پایه نایلونه.
۶. آیا برای پرینت با نایلون نیاز به صفحه گرم داریم؟
قطعاً بله! نایلون خیلی راحت تاب برمی‌داره و از صفحه جدا میشه. پس حتماً باید صفحه پرینتت گرم باشه و معمولاً هم باید از چسب یا چسب مخصوص پرینت استفاده کنی.
۷. ضخامت دیواره مناسب برای پرینت نایلون چقدر است؟
بسته به کاربرد فرق می‌کنه، ولی به طور کلی ۱.۵ میلیمتر برای بیشتر کارها مناسبه.
۸. تراکم اینفیل مناسب برای نایلون چقدر است؟
برای قطعات نمونه یا غیرعملکردی حدود ۲۰٪ کافیه.
اما برای قطعاتی که فشار یا بار زیادی تحمل می‌کنن، بهتره بین ۵۰ تا ۸۰٪ باشه. معمولاً الگوی مثلثی بهترین گزینه‌ست.
۹. آیا نایلون زیستتخریبپذیر است (biodegradable)؟
نه! مثل خیلی از پلاستیکهای مهندسی دیگه، نایلون هم تجزیه‌پذیر نیست.
۱۰. آیا نایلون رطوبتگیر (hygroscopic) است؟
بله، خیلی راحت رطوبت جذب می‌کنه. برای همین باید حتماً فیلامنت رو توی یه جعبه خشک و دربسته نگه داری.
۱۱. فرق نایلون و PLA در پرینت سه بعدی چیست؟
PLA: خشک، شکننده و مقاوم نبودن در برابر بارهای مکرر.
نایلون: محکم، منعطف و مقاوم در برابر خستگی.
۱۲. فرق نایلون و ABS در پرینت سه بعدی چیست؟
هر دو سخت پرینت می‌شن.
ABS راحتتر از نایلون چاپ میشه و استحکام کششی بهتری داره.
نایلون مقاومت ضربهای خیلی بیشتری نسبت به ABS داره.
۱۳. فرق نایلون و PETG در پرینت سه بعدی چیست؟
PETG ارزون‌تر و راحتتر چاپ میشه.
اما از نظر مقاومت ضربهای به گرد پای نایلون هم نمی‌رسه.
برای یادگیری رایگان پرینت سه بعدی FDM پیشنهاد میکنیم ویدیوهای آموزش پرینتر ۳ بعدی را تماشا کنید.
