Milyen erős az SLS nejlon? A PA 12 szilárdsága, merevsége és szívóssága

Az EOS által közzétett számok

Fehér PA 12-t nyomtatunk az EOS PA 2200 porából egy EOS FORMIGA P 110 Velocis gépen. Az EOS a következő értékeket teszi közzé az anyagra vonatkozóan, próbatesteken mérve:

Ezek az anyagértékek próbatestekre vonatkoznak, nem jelentenek garanciát minden alkatrészre. Egy valós alkatrész szilárdsága függ a geometriájától, a falvastagságától, a nyomtatási feladatban elfoglalt tájolásától, a bemetszésektől és a terhelési esettől is. A tervezési számításokhoz használja az anyag adatlapját, és tesztelje a kritikus alkatrészt.

Mit jelentenek ezek a számok a gyakorlatban

• A 45 MPa körüli szakítószilárdság sok fröccsöntött műszaki műanyaggal összemérhető. Az ésszerű keresztmetszetű horgok, konzolok és házak valós terheléseket bírnak el.
• A rétegeken belüli 18 %-os szakadási nyúlás azt jelenti, hogy az anyag szívós: hajlik, mielőtt eltörne, ezért működnek a bepattanó kötések és kapcsok az SLS PA 12-ben.
• A rétegekre merőleges 4 % az a határ, amit érdemes megjegyezni: kerülni kell, vagy másképp kell tájolni azokat a kialakításokat, amelyek úgy hajolnak, hogy a rétegek széthúzódnak.
• A merevség jóval elmarad a fémekétől. A vékony falak észrevehetően meghajlanak; a bordák és a nagyobb keresztmetszetek merevvé teszik az alkatrészeket.

Irány: miért számít a tájolás

Az SLS rétegről rétegre építi fel az alkatrészeket. Minden réteg a teljes keresztmetszetén összeolvad, így az irányok közötti különbség sokkal kisebb, mint a filament nyomtatásnál. Mégis létezik: a rétegek közötti kötés kissé gyengébb, és a rétegekre merőleges nyúlás egyértelműen alacsonyabb. Azoknál az alkatrészeknél, amelyek egy irányban húzást vagy hajlítást viselnek, vagy be kell pattanniuk, a kritikus alakváltozásnak a rétegeken belül kell lennie. A nyomtatás előkészítése során választják ki a tájolást a teljes nyomtatási feladathoz; ha egy irány kritikus az alkatrésze számára, jelezze azt a rendeléskor.

Hőmérséklet és idő

Hő

Mint minden hőre lágyuló műanyag, a PA 12 is lágyabbá válik, ahogy melegszik. Az EOS a PA 2200 esetében 64 °C-os hőhajlási hőmérsékletet ad meg 1,80 MPa terhelés mellett, és 157 °C-ot 0,45 MPa mellett. Egy enyhén terhelt burkolat egy meleg motor közelében rendben van; egy 80 °C-on nagy terhelést viselő konzol viszont nem. Tartsa a terhelt alkatrészeket jóval az alkatrészben lévő feszültségnek megfelelő hőhajlási hőmérséklet alatt.

Kúszás

Állandó terhelés alatt a nejlon idővel lassan deformálódik, melegben pedig gyorsabban. Ez számít a sajtolt illesztéseknél, szorítókötéseknél, csavarkötéseknél és a tartósan terhelést viselő alkatrészeknél. Tervezzen ráhagyással, használjon fémbetéteket vagy alátéteket ott, ahol a csavarok műanyagot szorítanak, és tesztelje azokat az alkatrészeket, amelyeknek hónapokig kell terhelést elviselniük.

Nedvesség

A PA 12 sokkal kevesebb vizet szív fel, mint a PA6 vagy a PA66, így szilárdsága és merevsége alig változik a páratartalommal. Az összehasonlítás a PA12 vs PA11 vs PA6 cikkben található.

Az SLS nejlon összehasonlítása más nyomtatott műanyagokkal

Az összehasonlítások részletesen: SLS vs FDM és SLS vs SLA.

Hogyan tervezzünk SLS alkatrészeket terhelésre

• Használjon bordákat vastag tömbök helyett. A bordák kevés anyaggal növelik a merevséget; a tömör darabok növelik a súlyt, a költségeket és a zsugorodást.
• Kerekítse le a belső sarkokat. Az éles belső sarkok koncentrálják a feszültséget; a lekerekítések jelentik a legolcsóbb szilárdságnövelést.
• Tartsa egyenletesen a falakat. Az egyenletes falvastagság kiszámítható szilárdságot és pontos alkatrészeket eredményez.
• Oszlassa el a pontszerű terheléseket. Használjon kiemelkedéseket, alátéteket vagy fémbetéteket ott, ahol csavarok, csapok vagy horgok fejtenek ki erőt; lásd: menetek és hővel beültethető betétek.
• Ügyeljen a rétegirányra a hajlító és bepattanó kialakításoknál; lásd: bepattanó kötések.
• Számoljon a kúszással és a hővel a tartósan terhelt vagy meleg alkatrészeknél.
• Tesztelje a kritikus alkatrészt. Egy próbanyomtatás kevesébe kerül az azonnali árral; egy terepen meghibásodó alkatrész sokkal többe kerül.

A falakra, furatokra és minimális méretekre vonatkozó általános szabályok az SLS tervezési irányelvekben találhatók.

A felületkezelés és a festés nem gyengíti az alkatrészt

Minden alkatrészt üveggyönggyel fújunk és polírozunk egy DyeMansion Powershot DUAL gépben, amit az ár tartalmaz; a DyeMansion szerint az eljárás anyageltávolítás nélkül tömöríti a felületet. A TCN folyékony festékekkel történő festés a felületi réteget színezi meg, a DyeMansion szerint a PA 2200 esetében körülbelül 0,2 mm mélyen, bevonat nélkül. Egyik lépés sem hivatott megváltoztatni az alkatrész szilárdságát.

Ütés és kifáradás

A PA 12 szívós: az alkatrészek hajlamosak deformálódni, mielőtt eltörnének, és túlélik azokat az eséseket és ütéseket, amelyek a törékenyebb műanyagokat megrepesztenék. Az ismétlődő terhelés más kérdés. A több milliószor hajló alkatrészeket, például rugókat vagy rezgő konzolokat alacsony feszültséggel, bőséges lekerekítésekkel és éles bevágások nélkül kell megtervezni, és használat előtt valós körülmények között tesztelni kell.

Mikor érdemes felülvizsgáltatni a tervet

A biztonság szempontjából releváns alkatrészek, a tartós terhelés alatt álló alkatrészek, a fémet helyettesítő alkatrészek és a hőmérsékleti határukhoz közeli alkatrészek esetében nem elegendőek az ökölszabályok. A prototype.builders szakemberei át tudják tekinteni Önnel a terhelési esetet és a tervezési szándékot. További információ az anyagról a PA12 nylon útmutatóban.

Gyakran ismételt kérdések

Milyen erős az SLS nylon PA 12?

A PA 2200 esetében az EOS 48 MPa szakítószilárdságot ad meg a rétegeken belül és 42 MPa-t azokra merőlegesen, valamint 18 % és 4 % szakadási nyúlást. Ez számos fröccsöntött műszaki műanyag tartományába esik, és elegendő a bordákkal és egyenletes falakkal tervezett konzolokhoz, házakhoz, kapcsokhoz és rögzítőkhöz.

Erősebb az SLS, mint az FDM?

Az SLS alkatrészek általában egyenletesebbek: minden réteg a teljes keresztmetszetén összeolvad, míg az FDM alkatrészek az extrudált vonalak közötti kötéstől függenek, és egyértelműen gyengébbek a rétegekre merőlegesen. Egy jól nyomtatott FDM alkatrész még mindig elegendő lehet kisebb terhelésekhez.

Gyengébbek az SLS alkatrészek egy adott irányban?

Igen, némileg. Az EOS 48 MPa-t ad meg a rétegeken belül és 42 MPa-t azokra merőlegesen a PA 2200 esetében; a szakadási nyúlás különbsége nagyobb (18 % a 4 %-kal szemben). A hajló vagy bepattanó alkatrészeket úgy kell tájolni, hogy a kritikus feszültség a rétegeken belülre essen.

Milyen forróak lehetnek az SLS PA 12 alkatrészek?

Az EOS a PA 2200 hőalakváltozási hőmérsékletét 64 °C-ban adja meg 1,80 MPa-nál és 157 °C-ban 0,45 MPa-nál, olvadáspontját pedig 176 °C-ban. A merevség a hőmérséklet emelkedésével csökken, ezért a terhelt alkatrészeknek jóval ezen értékek alatt kell maradniuk.

Helyettesítheti az SLS nylon a fém alkatrészeket?

Néha, amikor a terhelés mérsékelt, és a tervezés kihasználja az SLS szabadságát: bordák, nagyobb keresztmetszetek, integrált funkciók. A PA 12 sokkal kevésbé merev, mint az alumínium vagy az acél, így egy fém alkatrész közvetlen másolata ritkán a megfelelő kialakítás.

Kúsznak az SLS alkatrészek állandó terhelés alatt?

Igen, mint minden hőre lágyuló műanyag, a nylon is lassan deformálódik állandó terhelés alatt, magasabb hőmérsékleten pedig még inkább. A sajtolt illesztéseket, szorítókötéseket és a tartós terhelés alatt álló alkatrészeket ennek figyelembevételével kell megtervezni és tesztelni.