نایلون (Nylon)، قهرمان سنگین وزن فیلامنتهای پرینت سه بعدی است که در میان سایر فیلامنت‌ها به لحاظ استحکام، دوام و انعطافپذیری بی‌نظیر است. از این‌رو برای چاپ نمونه‌های اولیه، بسیار کاربردی و ایده‌آل به نظر می‌رسد. ناگفته نماند که پردازش آن نسبت به سایر فیلامنت‌ها دشوارتر است. نایلون، تا مدت‌ها به عنوان یک ماده‌ی چالش‌برانگیر برای چاپ محسوب می‌شد. اما در سال‌های اخیر بسیار در دسترس‌تر قرار گرفت. اگرچه نباید انتظار داشت که به آسانی PLA یا PETG، چاپ شود اما به سبب پتانسیل‌های مهمی که دارد، جلوی ورودش را هم نباید گرفت. در این مقاله ضمن ارائه‌ی اصول اولیه‌ی پرینت سه بعدی با فیلامنت نایلونی، قصد داریم بهترین برندهای موجود در بازار را معرفی کنیم.
مروری بر فیلامنت نایلون (Nylon) و مشخصات آن
نایلون شاخه‌ای از پلیمرهای مصنوعی است که نام علمی آن پلی‌آمید (PA) است. یک ماده‌ی محبوب در صنعت تولیدات پلاستیکی محسوب میشود و با مقاومت و انعطافپذیری زیادی همراه است. این فیلامنت در برابر ضربه و سایش بسیار مقاوم است. به دلیل چسبندگی زیادِ لایه‌ها با یکدیگر در هنگام پرینت، اغلب از این فیلامنت در ساخت قطعات مکانیکی مانند چرخ دنده‌ها، یاتاقان‌ها و لوازم خانگی استفاده میشود. به نحوی که می‌توان گفت فیلامنت نایلون یک انتخاب ایده‌آل برای چاپ سه بعدی قطعات بادوام است.
Nylon مانند PLA و ABS به دلیل سرعت انقباضی که دارد احتمال تاب برداشتن (Warping) در آن زیاد است. نکته‌ی قابل توجه‌ای که در مورد این فیلامنت وجود دارد، قدرت بالای آن در جذب رطوبت است. بنابراین خشک نگه داشتن آن قبل و حتی بعد از انجام پرینت مسئله‌ی مهمی است. در غیر این صورت بعد از انجام کار، قطعا با یک پرینت بی‌کیفیت و کمی رشته رشته شده روبرو خواهید بود.
نایلون‌ها انواع متفاوتی دارند که متداول‌ترین آنها PA 11 و PA 12 است. بین این دو، PA 11 در برابر اشعه‌ی ماورابنفش و حرارت مقاوم‌تر بوده و انعطافپذیری بیشتری از خود نشان می‌دهد. از آنجا که هر دوی این‌ها تحت فناوری SLS و MJF هستند از موضوع بحث ما خارجند. دو فیلامنت PA 6 و PA 66 که چاپشان مبتنی بر FDM است، به سبب انعطافپذیری بالا و نیاز به پردازش کم، از جمله فیلامنتهای نایلونی محبوب هستند.
مزایای چاپ سه بعدی با فیلامنت نایلون
مقاوم در برابر ضربه
نایلون نسبت به ABS، PLA و PETG بالاترین مقاومت را در برابر ضربه از خود نشان می‌دهد. از این رو مناسب‌ترین فیلامنت برای تولید قطعاتی است که به طور مداوم در معرض ضربه خوردن یا کوبیده شدن قرار دارند.
ضریب اصطکاک پایین
نایلون ضریب اصطکاک بسیار پایینی دارد به این معنی که به راحتی روی قسمت‌های دیگر می‌لغزد بدون اینکه آسیب قابل توجهی به سطح وارد کند. به همین دلیل برای تولید چرخ‌دنده‌های بهم پیوسته بسیار سودمند است.
انعطافپذیری بالا
انعطافپذیری نایلون را می‌توان با تغییر ضخامت آن تغییر داد. اگر مدل‌های ناز‌ک‌تری نیاز دارید میتوانید بدون ایجاد شکستگی، ضخامت دیواره‌ها را کم کنید و در عین حال یک قطعه‌ی انعطاف‌پذیر داشته باشید.
سهولت در فرآیندهای پس از پردازش
یکی از کارهایی که در فرآیند پسا پردازش انجام میشود، رنگ‌آمیری است. ماهیت نایلون به گونه‌ای است که سرعت جذب رنگ را افزایش می‌دهد و پردازشی سریع و آسان را به همراه دارد.
از دیگر مزایای این فیلامنت می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- سختی و دوام بالا
- عدم انتشار بوی نامطبوع
- مقاوم در برابر سایش (Abrasion Resistance)
- قابل بازیافت
- مقاومت کششی نسبتا خوب
- قابل رنگ‌آمیزی
- مقاوم در برابر گرما (Heat Resistance)
- مقاوم در برابر فرسودگی (Fatigue Resistance)
مشکلات رایج در پرینت سه بعدی Nylon
تاب برداشتن فیلامنت
ار آنجایی که نایلون به دمای بالایی برای ذوب نیاز دارد، اگر زمان خروج از نازل نتوانیم سرعت خنک شدن آن را کنترل کنیم و اجازه دهیم دمای آن به شدت پایین بیاید، به سرعت منقبض شده و منجر به تاب برداشتن و جدا شدن لایه‌ها از هم میشود. سطح چاپ گرم و وجود محفظه‌ی چاپ، راهکاری برای حل این مشکل است. استفاده از سطح چاپ با چسب گارولیت (Garolite) یا PVA ضمن کمک به چسبندگی بهتر، احتمال وجود هرگونه تاب‌خوردگی را کاهش می‌دهد.
جذب رطوبت قوی
نایلون جاذب رطوبت است؛ به این معنی که به راحتی رطوبت را از اطراف خود جذب می‌کند. وجود مشکلاتی در حین اکسترود، از قیبل حباب هوا یا حباب روی سطح چاپ ناشی از رطوبت است که منجر به خرابی چاپ میشود.
و اما راهکار مناسب برای جلوگیری از جذب رطوبت چیست؟
یکی از جنبه‌های چالش‌برانگیز استفاده از این فیلامنت، سیستم نگهداری و ذخیره‌سازی ویژه برای آن است. برخلاف سایر فیلامنت‌ها، شما نمی‌توانید اسپول‌های فیلامنت نایلون را برای مدت طولانی در معرض هوا قرار دهید زیرا ویژگی جذب بالای رطوبت آن تاثیر مستقیم بر روی کیفیت قطعه پرینت شده دارد و به شما قطعات پرینت شده با سطوح خشن، مات و حتی با حفره‌های کوچک و رشته رشته شده می‌دهد. همچنین بر روی کارایی و دوام قطعه پرینت‌شده نیز تاثیرگذار است. بنابراین استفاده از سازوکاری که در هنگام ذخیره‌سازی و قبل از کار، فیلامنت کاملا خشک شود، بسیار مهم است. شما میتوانید برای این کار حجم مناسبی از سیلیکاژل یا هر ماده نم‌گیر دیگری که می‌شناسید را داخل بسته فیلامنت قرار دهید تا نم موجود را جذب کند. علاوه بر این لازم است قبل استفاده از آن هم از خشک بودن فیلامنت اطمینان حاصل کنید و پس از اتمام کار نیز بلافاصله اسپول‌های نایلون را از پرینتر جدا کرده و در یک بسته‌بندی بدون هوا با ماده نم‌گیر قرار دهید.
در صورتی که قبل از استفاده از فیلامنت نایلون متوجه خشک نبودن آن شدید میتوانید با خشک‌کن غذاساز فیلامنت را خشک کنید. با چند ساعت قرار دادن در این دستگاه، فیلامنت به میزان قابل توجهی خشک میشود.
برخی معایب دیگر عبارت است از:
- فیلامنت های خشک فاسد شده و باعث نقص در پرینت می‌شوند.
- زمانی که حرارت داده می‌شوند تجزیه شده و بخارات سمی مثل استایرن (styrene) ساطع می‌کند.
مولفه‌های مهم در انتخاب چاپگر سه بعدی نایلونی
محفظه‌ی سربسته
نایلون ماده‌ای است که در دمای بالا (عموما ۲۳۰ درجه‌ی سانتی‌گراد) اکسترود میشود. از این‌رو با کمترین نوسان دمایی در محفظه چاپ، سریعا پیچ و تاب می‌خورد. به همین دلیل با داشتن یک محفظه‌ی سربسته، گرمای ساطع شده از صفحه چاپ در محیط می‌ماند. ضمن اینکه از جذب هرگونه رطوبت توسط فیلامنت جلوگیری به عمل می‌آید.
حداکثر دمای نازل
فیلامنت نایلون دمای ذوب بالایی دارد. این دما بسته به نام تجاری فیلامنت بین ۲۴۰ تا ۲۹۰ درجه‌ی سانتی‌گراد متغیر است. از این‌رو برای چاپ نایلون باید اطمینان حاصل کرد که انتهای اکسترودر تماما فلزی باشد تا مستعد رسیدن به این دما و حفظ آن باشد. دمای بالاتر نازل، فیلامنتهای نایلونی را با سرعت بالاتری ذوب کرده و این امکان را فراهم می‌کند تا فرآیند چاپ با سرعت بیشتری انجام گیرد.
دمای تخت (صفحه) چاپ
دمای سطح چاپ، باعث چسبندگی بهتر نایلون میشود و میزان تاب‌خوردگی فیلامنت را تا حدود زیادی کاهش می‌دهد. برای چاپ نایلون دمای بستر باید بین ۷۰ تا ۹۰ درجه سانتی‌گراد باشد. (این دما بسته به برند فیلامنت مورد استفاده متفاوت است). یک تخت چاپ Garolite و یک سطح چاپ شیشه‌ای با چسب PVA بهترین چسبندگی به بستر را ایجاد می‌کنند و می‌توانند دما را تا ۷۰ درجه‌ی سانتی گراد و بالاتر از آن حفظ کنند.
حجم ساخت چاپگر سه بعدی
یکی از مولفه‌های اصلی در انتخاب چاپگر سه بعدی حجم ساخت آن است که باید برای انتخاب چاپگر سه بعدی مدنظر قرار گیرد. داشتن حجم چاپ زیاد برای چنین فیلامنتی به شما آزاد بیشتر برای چاپ مدل‌های بزرگتر می‌دهد. با در اختیار داشتن چاپگری با حجم ساخت بالا، ضمن چاپ یکنواخت‌تر، زمان کمتری برای پردازش صرف میشود.
امکان نظارت از راه دور
نایلون در مقایسه با سایر فیلامت‌ها مانند ABS، PLA و PETG گران‌تر است. با در نظر گرفتن مشکلات احتمالی طی فرآیند چاپ، احتمال هدر رفت فیلامنت و شکست چاپ همیشه وجود دارد. بنابراین نظارت و کنترل از راه دور با وجود یک دوربین و اتصالات wifi و مشاهده روند چاپ بسیار سودمند خواهد بود. چنانچه مشکلی پیش بیاید میتوانید چاپ را متوقف و مشکل را رفع نمایید.
البته لازم به ذکر است که این تنظیمات بسته به مواد سازنده متفاوت است و بهتر است قبل از اقدام به چاپ، ابتدا تنظیمات توصیه شده را بررسی کنید.
تنظیمات اولیه پیشنهادی برای چاپ نایلون
- دمای نازل: ۲۴۰ تا ۲۹۰ درجه‌ی سانتی‌گراد
- دمای بستر: تا ۶۵ درجه سانتی گراد
- سطح چاپ: PVA، Magigoo، Garolite، 3DLac
- سرعت چاپ: ۲۵ تا ۵۰ میلیمتر بر ثانیه
- سرعت فن: ۰ تا ۵۰٪
بهترین برندهای فیلامنتهای نایلونی
MatterHackers Pro Series Nylon Filament
فیلامنتی با قیمت مناسب و کیفیت بالاست که کاربردهای گسترده‌ای دارد. برخلاف سایر فیلامنت‌ها که غالبا در رنگهای خاکستری عرضه می‌شوند این فیلامنت نایلونی در طیف وسیعی از رنگ‌ها ارائه میشود.
- دمای نازل: ۲۴۰ تا ۲۶۰ درجه‌ی سانتی‌گراد
- دمای بستر: ۶۰ درجه‌ی سانتی‌گراد
- صفحه چاپ: چسب PVA
- قطر فیلامنت: ۱/۷۵ میلیمتر، ۲/۸۵ میلیمتر
- قیمت: ۷۵ دلار برای یک قرقره‌ی ۷۵۰ گرمی
- طیف رنگی: مشکی، سفید، سبز، خاکستری، قرمز، آبی، نارنجی
Overture Nylon Filament
یک فیلامنت مقرون‌به صرفه برای سازندگان و مبتدیانی است که به دنبال نتیجه‌ی خوب با کمترین هزینه هستند. از آنجایی که در برابر تاب‌خوردگی مقاوم است بسیاری از مشکلات در چاپ سه بعدی با این فیلامنت وجود ندارد. علاوه‌بر این‌ها فیلامنتی بی‌بو است. از معایب این نوع فیلامنت این است که کمی شکننده است و ممکن است تحت فشار زیاد ترک بخورد.
- دمای نازل: ۲۵۰ تا ۲۷۰ درجه‌ی سانتی‌گراد
- دمای بستر: ۲۵ تا ۵۰ درجه‌ی سانتی‌گراد
- صفحه چاپ: چسب PVA
- قطر فیلامنت: ۱.۷۵ با درصد خطای ۰.۰۵
- قیمت :۳۳ دلار برای یک قرقره‌ی ۱ کیلوگرمی
- طیف رنگ: مشکی و خاکستری
eSun ePA Nylon Filament
فیلامنتی با کیفیت متوسط و بسیار محکم است. در برابر شعله مقاوم است. برای چسبندگی لایه اول، لازم است سرعت چاپ لایه اول ۱۰ میلیمتر بر ثانیه باشد. با ابن وجود مستعد تاب‌خوردگی است و در چاپ لبه‌ها مشکل دارد.
- دمای نازل: ۲۳۰ تا ۲۶۰ درجه سانتی‌گراد
- دمای بستر: ۸۰ درجه سانتی‌گراد
- صفحه چاپ: چسب PVA
- قطر فیلامنت: ۱.۷۵ با درصد خطای ۰.۰۵
- قیمت: ۳۸ دلار برای یک قرقره‌ی ۱ کیلوگرمی
- طیف رنگی: طبیعی
ColorFabb PA Neat Filament
این فیلامنت سفت بوده و در برابر تاب‌خوردگی مقاوم است. تا دمای ۱۲۰ درجه‌ی سانتی‌گراد تاب می‌آورد و در عین حال خواص مکانیکی خود را حفظ می‌کند.
- دمای نازل: ۲۶۵ تا ۲۹۰ درجه سانتی‌گراد
- دمای بستر: تا ۵۰ درجه سانتی‌گراد
- صفحه چاپ: 3DLac
- قطر فیلامنت: ۱.۷۵میلیمتر، ۲.۸۵ میلیمتر
- قیمت: ۶۹ دلار برای یک قرقره‌ی ۷۵۰ گرمی
- طیف رنگی: سیاه
Polymaker PolyMide CoPA Filament
این فیلامنت در برابر تاب خوردن مقاوم است و در دمای ۱۸۰ درجه‌ی سانتی‌گراد خیلی خوب نرم میشود.
- دمای نازل: ۲۵۰ تا ۲۷۰ درجه سانتی‌گراد
- دمای بستر: ۲۵ تا ۵۰ درجه سانتی‌گراد
- صفحه چاپ: چسب PVA
- قطر فیلامنت: ۱.۷۵میلیمتر، ۲.۸۵ میلیمتر
- قیمت: ۶۰ دلار برای یک قرقره‌ی ۷۵۰ گرمی
- طیف رنگی: مشکی، طبیعی
Ultimaker Nylon Filament
یک فیلامنت درجه‌ی یک است که جذب رطوبت در آن بسیار پایین است.
- دمای نازل: ۲۳۰ تا ۲۶۰ درجه سانتی‌گراد
- دمای بستر: ۶۰ تا ۷۰ درجه سانتی‌گراد
- صفحه چاپ: چسب PVA، Magigoo PA
- قطر فیلامنت: ۲.۸۵ میلیمتر
- قیمت: ۷۰ دلار برای یک قرقره‌ی ۷۵۰ گرمی
- طیف رنگی: مشکی، شفاف
ColorFabb PA-CF Low Warp Filament
فیلامنتی است که بدون پیچ و تاب، چاپ می‌کند و دمای ذوب این فیلامنت ۱۲۰ درجه‌ی سانتی‌گراد است. دارای الیاف کربن است که سفتی و استحکام آن را افزایش می‌دهد.
- دمای نازل: ۲۶۰ تا ۲۸۰ درجه سانتی‌گراد
- دمای بستر: تا ۵۰ درجه سانتی‌گراد
- صفحه چاپ: 3DLac
- قطر فیلامنت: ۱.۷۵میلیمتر، ۲.۸۵ میلیمتر
- قیمت: ۹۲ دلار برای یک قرقره‌ی ۷۰۰ گرمی
- طیف رنگی: مشکی
نایلون را می‌توان طوری مهندسی کرد که با مواد دیگر مخلوط شود. به عنوان مثال Nylon X ترکیبی است که از نایلون تقویت شده با الیاف کربن ساخته شده و در برابر سایش بالا، مقاومت زیادی از خود نشان می‌دهد. از این فیلامنت در ساخت مدل‌‌هایی بر مبنای FDM، SLS و MJF استفاده میشود. سه فیلامنتی که در ادامه معرفی می‌شوند، فیلامنتهای ترکیبی هستند:
MatterHackers NylonX Filament
- دمای نازل: ۲۵۰ تا ۲۶۵ درجه سانتی‌گراد
- دمای بستر: ۶۰ تا ۶۵ درجه سانتی‌گراد
- صفحه چاپ: چسب PVA
- قطر فیلامنت: ۱.۷۵میلیمتر، ۲.۸۵ میلیمتر
- قیمت: ۵۸ دلار برای یک قرقره‌ی ۵۰۰ گرمی
- طیف رنگی: مشکی
MatterHackers NylonG Filament
- دمای نازل: ۲۴۵ تا ۲۶۵ درجه سانتی‌گراد
- دمای بستر: ۶۵ درجه سانتی‌گراد
- صفحه چاپ: Magigoo، Garolite
- قطر فیلامنت: ۱.۷۵میلیمتر، ۲.۸۵ میلیمتر
- قیمت: ۶۴ دلار برای یک قرقره‌ی ۵۰۰ گرمی
- طیف رنگی: قرمز، نارنجی، سفید، آبی، سبز زیتونی، نقره‌ای، برنز
MatterHackers NylonK Folament
- دمای نازل: ۲۵۰ تا ۲۶۵ درجه سانتی‌گراد
- دمای بستر: ۶۰ تا ۶۵ درجه سانتی‌گراد
- صفحه چاپ: چسب PVA، گارولیت گرم نشده
- قطر فیلامنت: ۱.۷۵میلیمتر، ۲.۸۵ میلیمتر
- قیمت: ۶۸ دلار برای یک قرقره‌ی ۵۰۰ گرمی
- طیف رنگی: مشکی
کاربردهای فیلامنت نایلون (NYLON)
- ساخت قطعات مکانیکی مانند چرخ دنده‌ها، یاتاقان‌ها
- ظروف و لوازم خانگی
- ساخت ابزارآلات مختلف
- ساختن اسباب‌بازی
- ساخت لولاها و قطعات مصرفی دیگر
✅ پرسش‌های متداول در مورد فیلامنتهای نایلون ✅
✅ (NYLON Price) قیمت فیلامنت «نایلون» چقدر است (اسپول یک کیلوگرمی)؟
✔ باید بدانید قیمت فیلامنت «نایلون» به شرکت سازندهی آن و سایز آن نیز مربوط میشود اما معمولا میتوانید با ۳۰ دلار یک رول با کیفیت مناسب بخرید و این قیمت تا ۱۰۰ دلار نیز میتواند افزایش یابد.
✅ (NYLON Filament Colors) آیا فیلامنت «نایلون» دارای رنگ های متنوع است؟
✔ فیلامنت «نایلون» اساسا به رنگ خاکستری و شفاف است اما قابلیت رنگ شدن با رنگهای مختلف با پایه اسیدی یا رنگهای مخصوص پارچه را دارد.
✅ (is NYLON Food-Safe) آیا فیلامنت «نایلون» برای نگهداری مواد غذایی بی‌خطر هستند؟
✔ برای اهداف غذایی نیاز است به دستورالعمل شرکت تولیدکننده فیلامنت مراجعه شود.
✅ آیا فیلامنت «نایلون» قابل بازیافت است؟ (Is NYLON plastic sustainable)
✔ بله، قابل بازیافت است اما زیست تخریبپذیر نیست.
✅ (NYLON Filament Diameter) فیلامنتهای «نایلون» چه قطرهایی میتواند داشته باشد؟
✔ فیلامنت «نایلون» در قطرهای ۱.۷۵ میلیمتر و ۲.۸۵ میلیمتر و ۳ میلیمتر وجود دارد اما اغلب قریب به اتفاق فیلامنتهای موجود در بازار ایران و جهان، قطر ۱.۷۵ میلیمتر دارند.
✅ (Temperature Should I Print Nylon Filament)فیلامنت نیلونی را در چه دمایی باید چاپ کنیم؟
✔ فیلامنت نایلونی برای چاپ به دمای نازل بین ۲۳۰ تا ۲۹۰ درجه‌ی سانتی‌گراد نیاز دارد. بسته به برند نایلونی که استفاده میشود این دما باید تنظیم گردد.
✅ (Extruder Clogs with Water in Nylon Filament) آیا آب موجود در نایلون باعث گرفتگی اکسترودر میشود؟
✔ بله، نایلونی که مقدار زیادی رطوبت جذب می‌کند می تواند باعث گرفتگی شود. با گرم شدن نایلون، آب محبوس شده در داخل آن به طور موثر می‌جوشد و تبخیر میشود.
✅ (Is Nylon Filament Toxic) آیا فیلامنت نایلون سمی است؟
✔ بر اساس مطالعه‌ای که در سال ۲۰۱۶ منتشر شد، نایلون ذوب شده تولید شده توسط برندهای خاص میتواند مقادیر کمی از یک ترکیب آلی فرار به نام کاپرولاکتام را آزاد کند که میتواند باعث تحریک کوتاه‌مدت چشم، بینی و گلو، همراه با سردرد و گیجی در هنگام استنشاق شود.
✅ (Is Nylon Filament Flexible) آیا فیلامنت نایلون انعطاف‌پذیر است؟
✔ نسبت به رشته‌های استاندارد چاپگر سه بعدی مانند PLA و ABS، نایلون نسبتاً انعطاف‌پذیر است اما دارای خواص کشسانی نزدیک به رشته‌هایی مانند TPU نیست. با افزایش ضخامت، انعطاف پذیری نایلون کاهش می‌یابد.
✅ (Nylon Filament Be Painted) آیا رشته نایلونی را می توان رنگ کرد؟
✔ رنگ آمیزی پرینت سه بعدی با رشته نایلون به دلیل ترکیب سطحی آن بسیار دشوار است. شما می توانید برخی از این موارد را با عملیات حرارتی نسبتاً پیچیده یا کار پرایمینگ کاهش دهید، اما اتفاق نظر کلی بین سازندگان این است که نایلون برای رنگرزی مناسب تر است. می توانید فیلامنت را قبل یا بعد از چاپ رنگ کنید. MatterHackers یک راهنمای عالی در مورد نحوه رنگرزی نایلون دارد.
✅ (Buy NYLON Filament) خرید فیلامنت «نایلون» به چه صورت است؟
✔ برای خرید فیلامنت «نایلون» میتوانید به فروشگاه تخصصی «سه بعدی دات کام» مراجعه کنید. در آنجا امکان مشاهدهی قیمت انواع فیلامنت و خرید آنلاین آنها در هرکجای ایران وجود دارد.