¿Qué tan resistente es el nailon SLS? Resistencia, rigidez y tenacidad del PA 12

Los números que publica EOS

Imprimimos PA 12 blanco a partir del polvo PA 2200 de EOS en una EOS FORMIGA P 110 Velocis. EOS publica estos valores para el material, medidos en probetas de ensayo:

Estos son valores del material para barras de ensayo, no una garantía para cada pieza. La resistencia de una pieza real también depende de su geometría, grosor de pared, orientación en el trabajo de impresión, muescas y el caso de carga. Para los cálculos de diseño, utilice la ficha técnica del material y pruebe la pieza crítica.

Qué significan estos números en la práctica

• La resistencia a la tracción de alrededor de 45 MPa es comparable con muchos plásticos de ingeniería moldeados. Los ganchos, soportes y carcasas con secciones sensatas soportan cargas reales.
• El alargamiento a la rotura del 18 % dentro de las capas significa que el material es tenaz: se dobla antes de romperse, razón por la cual las uniones a presión y los clips funcionan en SLS PA 12.
• El 4 % a través de las capas es el límite a recordar: las características que se doblan de modo que las capas se separen deben evitarse u orientarse de manera diferente.
• La rigidez está muy por debajo de los metales. Las paredes delgadas se flexionan notablemente; las nervaduras y las secciones más grandes hacen que las piezas sean rígidas.

Dirección: por qué importa la orientación

SLS construye las piezas capa por capa. Cada capa se funde en toda su sección transversal, por lo que la diferencia entre direcciones es mucho menor que en la impresión por filamento. Aún así existe: la unión entre capas es ligeramente más débil y el alargamiento a través de las capas es claramente menor. Para las piezas que soportan tensión o flexión en una dirección, o que deben encajar a presión, la deformación crítica debe situarse dentro de las capas. La preparación de la impresión elige la orientación para todo el trabajo de impresión; si una dirección es crítica para su pieza, menciónelo al realizar su pedido.

Temperatura y tiempo

Calor

Como todos los termoplásticos, el PA 12 se ablanda a medida que se calienta. EOS indica una temperatura de deflexión térmica de 64 °C bajo 1,80 MPa y 157 °C bajo 0,45 MPa para el PA 2200. Una cubierta con carga ligera cerca de un motor caliente está bien; un soporte que soporta una carga pesada a 80 °C no lo está. Mantenga las piezas cargadas muy por debajo de la temperatura de deflexión térmica que corresponda a la tensión en la pieza.

Fluencia

Bajo una carga constante, el nailon se deforma lentamente con el tiempo, y más rápido cuando está caliente. Eso importa para los ajustes a presión, las uniones con abrazaderas, las conexiones de tornillos y las piezas que soportan una carga permanentemente. Diseñe con margen, utilice insertos metálicos o arandelas donde los tornillos sujeten plástico, y pruebe las piezas que deben soportar una carga durante meses.

Humedad

El PA 12 absorbe mucha menos agua que el PA6 o el PA66, por lo que su resistencia y rigidez cambian poco con la humedad. La comparación está en PA12 vs PA11 vs PA6.

El nailon SLS en comparación con otros plásticos impresos

Las comparaciones en detalle: SLS vs FDM y SLS vs SLA.

Cómo diseñar piezas SLS para soportar cargas

• Utilice nervaduras en lugar de bloques gruesos. Las nervaduras añaden rigidez con poco material; los bloques macizos añaden peso, coste y contracción.
• Redondee las esquinas interiores. Las esquinas internas afiladas concentran la tensión; los empalmes son la mejora de resistencia más barata.
• Mantenga las paredes uniformes. El grosor de pared uniforme proporciona una resistencia predecible y piezas precisas.
• Distribuya las cargas puntuales. Utilice salientes, arandelas o insertos metálicos donde los tornillos, pasadores o ganchos apliquen fuerza; consulte roscas e insertos termofijados.
• Tenga en cuenta la dirección de la capa para las características de flexión y encaje a presión; consulte uniones a presión.
• Tenga en cuenta la fluencia y el calor en piezas con carga permanente o calientes.
• Pruebe la pieza crítica. Una impresión de prueba cuesta poco con un precio instantáneo; una pieza que falla en el campo cuesta mucho más.

Las reglas generales para paredes, orificios y características mínimas se encuentran en las pautas de diseño SLS.

El acabado y el teñido no debilitan la pieza

Cada pieza se somete a granallado con perlas de vidrio y se pule en una DyeMansion Powershot DUAL, incluido en el precio; según DyeMansion, el proceso compacta la superficie sin eliminar material. El teñido con tintes líquidos TCN colorea la capa superficial, a unos 0,2 mm de profundidad en PA 2200 según DyeMansion, sin un recubrimiento. Ninguno de los pasos está destinado a cambiar la resistencia de la pieza.

Impacto y fatiga

El PA 12 es resistente: las piezas tienden a deformarse antes de romperse y sobreviven a caídas y golpes que agrietarían plásticos más frágiles. La carga repetida es otro asunto. Las piezas que se flexionan millones de veces, como resortes o soportes vibratorios, deben diseñarse con baja tensión, empalmes generosos y sin muescas afiladas, y probarse en condiciones realistas antes de su uso.

Cuándo solicitar la revisión del diseño

Las piezas relevantes para la seguridad, las piezas bajo carga permanente, las piezas que reemplazan al metal y las piezas cerca de su límite de temperatura necesitan más que reglas generales. Los especialistas de prototype.builders pueden revisar el caso de carga y la intención del diseño con usted. Más sobre el material en la guía de nailon PA12.

Preguntas frecuentes

¿Qué tan resistente es el nailon SLS PA 12?

Para el PA 2200, EOS indica una resistencia a la tracción de 48 MPa dentro de las capas y 42 MPa a través de ellas, y un alargamiento a la rotura del 18 % y 4 %. Esto se encuentra en el rango de muchos plásticos de ingeniería moldeados y es suficiente para soportes, carcasas, clips y fijaciones diseñados con nervaduras y paredes uniformes.

¿Es el SLS más resistente que el FDM?

Las piezas SLS son generalmente más uniformes: cada capa se funde en toda su sección transversal, mientras que las piezas FDM dependen de la unión entre las líneas extruidas y son claramente más débiles a través de las capas. Una pieza FDM bien impresa aún puede ser suficiente para cargas ligeras.

¿Son las piezas SLS más débiles en una dirección?

Sí, un poco. EOS indica 48 MPa dentro de las capas y 42 MPa a través de ellas para el PA 2200; la diferencia en el alargamiento a la rotura es mayor (18 % frente a 4 %). Las piezas que se doblan o encajan deben orientarse de modo que la tensión crítica se encuentre dentro de las capas.

¿Qué temperatura pueden alcanzar las piezas SLS PA 12?

EOS indica una temperatura de deflexión térmica para el PA 2200 de 64 °C a 1,80 MPa y 157 °C a 0,45 MPa, y un punto de fusión de 176 °C. La rigidez disminuye a medida que aumenta la temperatura, por lo que las piezas bajo carga deben mantenerse muy por debajo de estos valores.

¿Puede el nailon SLS reemplazar a las piezas de metal?

A veces, cuando las cargas son moderadas y el diseño aprovecha la libertad del SLS: nervaduras, secciones más grandes, características integradas. El PA 12 es mucho menos rígido que el aluminio o el acero, por lo que una copia directa de una pieza de metal rara vez es el diseño correcto.

¿Las piezas SLS sufren fluencia bajo carga constante?

Sí, como todos los termoplásticos, el nailon se deforma lentamente bajo carga constante, más a mayor temperatura. Los ajustes a presión, las uniones sujetas y las piezas bajo carga permanente deben diseñarse y probarse teniendo esto en cuenta.