Quanto è resistente il nylon SLS? Resistenza, rigidità e tenacità del PA 12

I numeri pubblicati da EOS

Stampiamo PA 12 bianco dalla polvere PA 2200 di EOS su una EOS FORMIGA P 110 Velocis. EOS pubblica questi valori per il materiale, misurati su provini di prova:

Questi sono valori del materiale per barre di prova, non una garanzia per ogni parte. La resistenza di una parte reale dipende anche dalla sua geometria, dallo spessore delle pareti, dall'orientamento nel lavoro di stampa, dagli intagli e dal caso di carico. Per i calcoli di progettazione, utilizzi la scheda tecnica del materiale e testi la parte critica.

Cosa significano questi numeri in pratica

• La resistenza alla trazione di circa 45 MPa è paragonabile a molti tecnopolimeri stampati. Ganci, staffe e alloggiamenti con sezioni sensate sopportano carichi reali.
• L'allungamento a rottura del 18 % all'interno dei layer significa che il materiale è tenace: si piega prima di rompersi, motivo per cui gli incastri a scatto e le clip funzionano in SLS PA 12.
• Il 4 % attraverso i layer è il limite da ricordare: le caratteristiche che si piegano in modo tale che i layer vengano separati dovrebbero essere evitate o orientate diversamente.
• La rigidità è molto inferiore a quella dei metalli. Le pareti sottili si flettono notevolmente; le nervature e le sezioni più ampie rendono le parti rigide.

Direzione: perché l'orientamento è importante

SLS costruisce le parti layer dopo layer. Ogni layer è fuso su tutta la sua sezione trasversale, quindi la differenza tra le direzioni è molto più piccola rispetto alla stampa a filamento. Tuttavia esiste: il legame tra i layer è leggermente più debole e l'allungamento attraverso i layer è chiaramente inferiore. Per le parti che sopportano trazione o flessione in una direzione, o che devono scattare, la deformazione critica dovrebbe trovarsi all'interno dei layer. La preparazione della stampa sceglie l'orientamento per l'intero lavoro di stampa; se una direzione è critica per la Sua parte, lo menzioni quando ordina.

Temperatura e tempo

Calore

Come tutti i termoplastici, il PA 12 diventa più morbido man mano che si riscalda. EOS fornisce una temperatura di deflessione termica di 64 °C a 1,80 MPa e 157 °C a 0,45 MPa per il PA 2200. Una copertura leggermente caricata vicino a un motore caldo va bene; una staffa che sopporta un carico pesante a 80 °C no. Mantenga le parti caricate ben al di sotto della temperatura di deflessione termica che corrisponde alla sollecitazione nella parte.

Creep

Sotto un carico costante, il nylon si deforma lentamente nel tempo, e più velocemente quando è caldo. Questo è importante per gli accoppiamenti forzati, i giunti bloccati, i collegamenti a vite e le parti che sopportano un carico in modo permanente. Progetti con margine, utilizzi inserti metallici o rondelle dove le viti stringono la plastica, e testi le parti che devono sostenere un carico per mesi.

Umidità

Il PA 12 assorbe molta meno acqua rispetto al PA6 o al PA66, quindi la sua resistenza e rigidità cambiano poco con l'umidità. Il confronto è in PA12 vs PA11 vs PA6.

Il nylon SLS a confronto con altre plastiche stampate

I confronti in dettaglio: SLS vs FDM e SLS vs SLA.

Come progettare parti SLS per il carico

• Utilizzi nervature invece di blocchi spessi. Le nervature aggiungono rigidità con poco materiale; i blocchi pieni aggiungono peso, costi e restringimento.
• Arrotondi gli angoli interni. Gli angoli interni acuti concentrano le sollecitazioni; i raccordi sono il miglioramento della resistenza più economico.
• Mantenga le pareti uniformi. Uno spessore uniforme delle pareti offre una resistenza prevedibile e parti precise.
• Distribuisca i carichi puntuali. Utilizzi borchie, rondelle o inserti metallici dove viti, perni o ganci applicano forza; veda filettature e inserti a caldo.
• Faccia attenzione alla direzione dei layer per le caratteristiche di flessione e scatto; veda giunti a scatto.
• Tenga conto del creep e del calore nelle parti caricate permanentemente o calde.
• Testi la parte critica. Una stampa di prova costa poco con un prezzo istantaneo; una parte che si guasta sul campo costa molto di più.

Le regole generali per pareti, fori e caratteristiche minime si trovano nelle linee guida di progettazione SLS.

La finitura e la tintura non indeboliscono la parte

Ogni parte viene perlata con microsfere di vetro e lucidata in una DyeMansion Powershot DUAL, inclusa nel prezzo; secondo DyeMansion, il processo compatta la superficie senza rimuovere materiale. La tintura con coloranti liquidi TCN colora lo strato superficiale, profondo circa 0,2 mm nel PA 2200 secondo DyeMansion, senza un rivestimento. Nessuno dei due passaggi è inteso a modificare la resistenza della parte.

Impatto e fatica

Il PA 12 è resistente: le parti tendono a deformarsi prima di rompersi e sopravvivono a cadute e urti che spezzerebbero plastiche più fragili. Il carico ripetuto è un'altra questione. Le parti che si flettono milioni di volte, come molle o staffe vibranti, dovrebbero essere progettate con bassa deformazione, raccordi generosi e senza intagli taglienti, e testate in condizioni realistiche prima dell'uso.

Quando far revisionare il design

Le parti rilevanti per la sicurezza, le parti sotto carico permanente, le parti che sostituiscono il metallo e le parti vicine al loro limite di temperatura richiedono più di semplici regole empiriche. Gli specialisti di prototype.builders possono revisionare il caso di carico e l'intento del design con Lei. Maggiori informazioni sul materiale nella guida al nylon PA 12.

Domande frequenti

Quanto è resistente il nylon SLS PA 12?

Per il PA 2200, EOS indica una resistenza alla trazione di 48 MPa all'interno dei layer e di 42 MPa attraverso di essi, e un allungamento a rottura del 18 % e del 4 %. Questo rientra nel range di molte plastiche ingegneristiche stampate ed è sufficiente per staffe, alloggiamenti, clip e fissaggi progettati con nervature e pareti uniformi.

SLS è più resistente di FDM?

Le parti in SLS sono generalmente più uniformi: ogni layer è fuso su tutta la sua sezione trasversale, mentre le parti in FDM dipendono dal legame tra le linee estruse e sono chiaramente più deboli attraverso i layer. Una parte in FDM ben stampata può comunque essere sufficiente per carichi leggeri.

Le parti in SLS sono più deboli in una direzione?

Sì, in parte. EOS indica 48 MPa all'interno dei layer e 42 MPa attraverso di essi per il PA 2200; la differenza nell'allungamento a rottura è maggiore (18 % contro 4 %). Le parti che si piegano o si incastrano dovrebbero essere orientate in modo che la deformazione critica si trovi all'interno dei layer.

Quanto possono scaldarsi le parti in SLS PA 12?

EOS indica una temperatura di inflessione termica per il PA 2200 di 64 °C a 1,80 MPa e 157 °C a 0,45 MPa, e un punto di fusione di 176 °C. La rigidità diminuisce all'aumentare della temperatura, quindi le parti sotto carico dovrebbero rimanere ben al di sotto di questi valori.

Il nylon SLS può sostituire le parti in metallo?

A volte, quando i carichi sono moderati e il design sfrutta la libertà della tecnologia SLS: nervature, sezioni più ampie, funzionalità integrate. Il PA 12 è molto meno rigido dell'alluminio o dell'acciaio, quindi una copia diretta di una parte in metallo è raramente il design corretto.

Le parti in SLS subiscono creep sotto carico costante?

Sì, come tutti i termoplastici, il nylon si deforma lentamente sotto carico costante, maggiormente a temperature più elevate. Gli accoppiamenti forzati, i giunti bloccati e le parti sotto carico permanente dovrebbero essere progettati e testati tenendo presente questo aspetto.