Guida al nylon PA12: proprietà, limiti e impieghi del nylon 12 nella SLS

Che cos’è il PA12

Il PA12 è un termoplastico semicristallino della famiglia delle poliammidi (nylon). Il numero 12 indica i dodici atomi di carbonio dell’unità ripetitiva della catena polimerica. Rispetto ai più comuni PA6 e PA66, la catena contiene meno gruppi ammidici per unità di lunghezza. Questa sola differenza spiega gran parte del suo comportamento: il PA12 assorbe molta meno acqua, mantiene meglio le dimensioni in ambienti umidi e resiste a più sostanze chimiche, al prezzo di una rigidità inferiore e di un punto di fusione più basso.

Le denominazioni PA12, PA 12, nylon 12 e poliammide 12 indicano tutte lo stesso polimero. I nomi commerciali delle polveri per sinterizzazione variano a seconda del produttore.

Perché il PA12 domina la stampa SLS

La sinterizzazione laser richiede una polvere con un ampio intervallo tra la temperatura di fusione e quella di ricristallizzazione. All’interno di questa finestra il letto di polvere può essere mantenuto caldo senza che i pezzi solidifichino in modo disomogeneo, tenendo così sotto controllo le deformazioni. Il PA12 possiede questa finestra, scorre bene come polvere e può essere in parte riutilizzato dopo un job. Sono state queste proprietà di lavorazione, più di qualsiasi singolo valore meccanico, a farne il materiale di riferimento per la sinterizzazione laser selettiva.

Proprietà tipiche del PA12 sinterizzato al laser

I dati seguenti sono intervalli tipici pubblicati per le polveri di PA12 sinterizzate al laser. Sono valori orientativi, non una specifica. I valori effettivi dipendono dal tipo di polvere, dalla macchina, dall’orientamento di costruzione e dal condizionamento del pezzo. Per i calcoli di progetto usate la scheda tecnica della polvere specifica.

La resistenza nella direzione di costruzione è di solito leggermente inferiore a quella all’interno degli strati, e l’allungamento a rottura è la proprietà che varia di più tra job e orientamenti diversi. Un pezzo che dipende da un elemento sottile sollecitato a flessione va provato, non soltanto calcolato.

Comportamento chimico e ambientale

• Oli, grassi, carburanti e idrocarburi: resistenza generalmente buona; per questo il PA12 è diffuso nella costruzione di macchine e nello sviluppo automotive.
• Alcali e molti solventi: resistenza generalmente buona.
• Acidi forti e agenti ossidanti: non adatto.
• Acqua e umidità: assorbimento basso rispetto al PA6. I pezzi sinterizzati presentano una certa porosità superficiale, quindi le pareti sottili non sono automaticamente a tenuta di pressione.
• Luce solare: il PA12 bianco non trattato può ingiallire e diventare più fragile dopo una lunga esposizione all’aperto. Per un uso permanente in esterno, informatevi su trattamenti o prove adeguati.
• Temperatura: una breve esposizione a temperature elevate è tollerata, ma la rigidità diminuisce all’aumentare della temperatura. Confrontate i valori di inflessione sotto carico della scheda tecnica con il vostro caso di carico.

Le dichiarazioni relative a contatto con alimenti, contatto con la pelle o uso medicale dipendono dalla polvere esatta, dal processo e dalla post-lavorazione, e richiedono prove documentate per la specifica catena di fornitura. Non date per scontate queste proprietà in base al nome del polimero. Se la vostra applicazione richiede tali prove, chiedeteci prima di ordinare.

Il PA12 a confronto con materiali affini

Bianco o grigio: perché il colore di base conta

I pezzi in PA12 ottenuti per sinterizzazione laser sono bianchi. I pezzi in PA12 ottenuti con Multi Jet Fusion sono grigi, a causa dell’agente di fusione impiegato in quel processo. Una base bianca può essere tinta in colori chiari e saturi; una base grigia è in pratica limitata alle tonalità scure, quasi sempre il nero. Se il colore fa parte dei requisiti, scegliete il processo prima di chiudere il progetto. L’articolo MJF o SLS mette a confronto i due.

SLS Market tinge su richiesta i pezzi in PA 12 bianco, in una fase separata dopo la sabbiatura, con coloranti liquidi del produttore di coloranti TCN; le tonalità sono riportate nel catalogo colori.

Progettare pezzi in PA12

• Sfruttate la duttilità. Incastri a scatto, clip ed elementi simili a cerniere flessibili funzionano se la deformazione resta moderata e l’elemento è orientato, per quanto possibile, all’interno degli strati.
• Mantenete le pareti uniformi. Uno spessore di parete uniforme di circa 1,5-3 mm dà pezzi stabili ed economici. Lo spessore minimo tipico è di circa 0,8-1,0 mm.
• Evitate i blocchi pieni. Svuotate le sezioni spesse e aggiungete fori di scarico per la polvere.
• Pianificate le filettature. Le filettature grandi si possono stampare. Per filettature piccole o usate di frequente, sono più durevoli gli inserti filettati o le viti autoformanti per materie plastiche.
• Tenete conto della tolleranza. La tolleranza generale tipica del processo è ±0,3 %, con un limite inferiore di ±0,3 mm. Progettate gli accoppiamenti con gioco oppure prevedete di ripassare i fori critici.

Applicazioni tipiche

Il PA12 sinterizzato al laser si usa per prototipi funzionali, custodie e coperchi, guide per cavi e tubi, staffe, dime e attrezzature, dita di presa per l’automazione, condotti d’aria e piccole serie o ricambi per macchine. Il denominatore comune è un pezzo che deve sopportare carichi o resistere alla manipolazione, in una quantità per la quale uno stampo non si ripaga.

Quando il PA12 non è il materiale giusto

• Il pezzo deve essere trasparente o otticamente limpido.
• Lavora in modo permanente ad alta temperatura sotto carico.
• Richiede una flessibilità simile a quella della gomma.
• È esposto ad acidi forti.
• Richiede la rigidità di un metallo o di un composito fibrorinforzato.

Il PA12 in SLS Market

Stampiamo Nylon PA 12 bianco su una EOS FORMIGA P 110 Velocis e sabbiamo e rifiniamo in superficie i pezzi in una DyeMansion Powershot DUAL. Volume di costruzione, opzioni di finitura e modalità d’ordine sono descritti nella pagina del servizio di stampa 3D SLS. Una panoramica precedente e più breve del materiale è disponibile in Stampa 3D SLS in Nylon PA 12 (bianco).