Наскільки міцний нейлон SLS? Міцність, жорсткість та ударна в'язкість PA 12

Цифри, які публікує EOS

Ми друкуємо білий PA 12 з порошку PA 2200 від EOS на EOS FORMIGA P 110 Velocis. EOS публікує ці значення для матеріалу, виміряні на тестових зразках:

Це значення матеріалу для тестових зразків, а не гарантія для кожної деталі. Міцність реальної деталі також залежить від її геометрії, товщини стінок, орієнтації під час друку, надрізів та характеру навантаження. Для проектних розрахунків використовуйте технічний паспорт матеріалу та тестуйте критичну деталь.

Що ці цифри означають на практиці

• Міцність на розрив близько 45 МПа порівнянна з багатьма литими інженерними пластиками. Гачки, кронштейни та корпуси з продуманим перерізом витримують реальні навантаження.
• Подовження при розриві 18 % у межах шарів означає, що матеріал є в'язким: він гнеться перед тим, як зламатися, саме тому засувки та затискачі працюють у SLS PA 12.
• 4 % поперек шарів — це межа, яку слід пам'ятати: елементів, які згинаються так, що шари розтягуються, слід уникати або орієнтувати їх інакше.
• Жорсткість значно нижча, ніж у металів. Тонкі стінки помітно гнуться; ребра та більші перерізи роблять деталі жорсткими.

Напрямок: чому орієнтація має значення

SLS створює деталі шар за шаром. Кожен шар сплавляється по всьому своєму поперечному перерізу, тому різниця між напрямками набагато менша, ніж при друці філаментом. Але вона все ж існує: зв'язок між шарами трохи слабший, а подовження поперек шарів явно нижче. Для деталей, які зазнають розтягування або вигину в одному напрямку, або які повинні замикатися, критична деформація повинна лежати в межах шарів. Підготовка до друку вибирає орієнтацію для всього завдання; якщо один напрямок є критичним для вашої деталі, вкажіть це під час замовлення.

Температура та час

Нагрівання

Як і всі термопласти, PA 12 стає м'якшим при нагріванні. EOS вказує температуру теплової деформації 64 °C при 1.80 МПа та 157 °C при 0.45 МПа для PA 2200. Легко навантажена кришка біля теплого двигуна — це нормально; кронштейн, що несе велике навантаження при 80 °C — ні. Тримайте навантажені деталі при температурі значно нижчій за температуру теплової деформації, яка відповідає напруженню в деталі.

Повзучість

Під постійним навантаженням нейлон з часом повільно деформується, і швидше, коли він теплий. Це має значення для пресових посадок, затискних з'єднань, гвинтових з'єднань і деталей, які постійно несуть навантаження. Проектуйте з запасом, використовуйте металеві вставки або шайби там, де гвинти затискають пластик, і тестуйте деталі, які повинні витримувати навантаження місяцями.

Волога

PA 12 поглинає набагато менше води, ніж PA6 або PA66, тому його міцність і жорсткість мало змінюються від вологості. Порівняння наведено у PA12 vs PA11 vs PA6.

Нейлон SLS у порівнянні з іншими пластиками для друку

Детальне порівняння: SLS проти FDM та SLS проти SLA.

Як проектувати деталі SLS під навантаження

• Використовуйте ребра замість товстих блоків. Ребра додають жорсткості з невеликою кількістю матеріалу; суцільні блоки додають вагу, вартість та усадку.
• Округлюйте внутрішні кути. Гострі внутрішні кути концентрують напруження; галтелі — це найдешевший спосіб підвищити міцність.
• Робіть стінки рівномірними. Однакова товщина стінок забезпечує передбачувану міцність і точність деталей.
• Розподіляйте точкові навантаження. Використовуйте бонки, шайби або металеві вставки там, де гвинти, штифти або гачки прикладають зусилля; див. різьби та вплавлювані вставки.
• Зважайте на напрямок шарів для елементів, що згинаються та замикаються; див. засувні з'єднання.
• Враховуйте повзучість і нагрівання у постійно навантажених або теплих деталях.
• Тестуйте критичну деталь. Тестовий друк коштує небагато з миттєвою ціною; деталь, що вийшла з ладу в експлуатації, коштує набагато більше.

Загальні правила для стінок, отворів та мінімальних елементів наведені в посібнику з проектування для SLS.

Обробка та фарбування не послаблюють деталь

Кожна деталь проходить дробоструминну обробку скляними кульками та полірується в DyeMansion Powershot DUAL, що включено у вартість; за даними DyeMansion, цей процес ущільнює поверхню без видалення матеріалу. Фарбування рідкими барвниками TCN забарвлює поверхневий шар на глибину близько 0,2 mm у PA 2200 за даними DyeMansion, без утворення покриття. Жоден із цих кроків не має на меті змінити міцність деталі.

Ударні навантаження та втома

PA 12 міцний: деталі зазвичай деформуються перед тим, як зламатися, і витримують падіння та удари, які б розкололи більш крихкі пластики. Повторне навантаження — це інша справа. Деталі, які згинаються мільйони разів, такі як пружини або вібруючі кронштейни, повинні бути спроєктовані з низькою деформацією, великими заокругленнями та без гострих надрізів, а також протестовані в реалістичних умовах перед використанням.

Коли варто перевірити дизайн

Деталі, що стосуються безпеки, деталі під постійним навантаженням, деталі, що замінюють метал, і деталі поблизу їхньої температурної межі потребують більшого, ніж просто емпіричні правила. Спеціалісти prototype.builders можуть розглянути з вами випадок навантаження та задум дизайну. Більше про матеріал у посібнику з нейлону PA 12.

Поширені запитання

Наскільки міцним є SLS нейлон PA 12?

Для PA 2200 EOS вказує міцність на розрив 48 МПа вздовж шарів і 42 МПа поперек них, а також відносне видовження при розриві 18 % і 4 %. Це в межах багатьох литих інженерних пластиків і достатньо для кронштейнів, корпусів, затискачів і кріплень, спроєктованих з ребрами та рівними стінками.

Чи є SLS міцнішим за FDM?

Деталі SLS загалом більш однорідні: кожен шар сплавляється по всьому поперечному перерізу, тоді як деталі FDM залежать від зв'язку між екструдованими лініями і є значно слабшими поперек шарів. Добре надрукована деталь FDM все ще може бути достатньою для легких навантажень.

Чи є деталі SLS слабшими в одному напрямку?

Так, певною мірою. EOS вказує 48 МПа вздовж шарів і 42 МПа поперек них для PA 2200; різниця у відносному видовженні при розриві більша (18 % проти 4 %). Деталі, які згинаються або замикаються, повинні бути орієнтовані так, щоб критична деформація знаходилася вздовж шарів.

Наскільки можуть нагріватися деталі з SLS PA 12?

EOS вказує температуру теплової деформації для PA 2200 на рівні 64 °C при 1,80 МПа та 157 °C при 0,45 МПа, а температуру плавлення — 176 °C. Жорсткість падає з підвищенням температури, тому навантажені деталі повинні залишатися значно нижче цих значень.

Чи може SLS нейлон замінити металеві деталі?

Іноді, коли навантаження помірні, а дизайн використовує свободу SLS: ребра, більші перерізи, інтегровані елементи. PA 12 набагато менш жорсткий, ніж алюміній або сталь, тому пряма копія металевої деталі рідко є правильним рішенням.

Чи піддаються деталі SLS повзучості під постійним навантаженням?

Так, як і всі термопластики, нейлон повільно деформується під постійним навантаженням, особливо при вищій температурі. Пресові посадки, затискні з'єднання та деталі під постійним навантаженням повинні проєктуватися та тестуватися з урахуванням цього.