Tipos de Nylon Usados na Impressão 3D FDM

Nylon, também conhecido como poliamida (PA), é uma família de polímeros termoplásticos valorizada na impressão 3D FDM por sua resistência, flexibilidade e resistência ao desgaste. Apesar de suas atraentes propriedades mecânicas, filamentos de nylon estão entre os materiais mais desafiadores para imprimir devido às altas temperaturas de impressão, tendência a empenamento e forte afinidade pela umidade. Vários tipos de nylon são formulados para impressão FDM, cada um com características distintas que influenciam a qualidade de impressão, o desempenho mecânico e a facilidade de uso.

PA6 (Nylon 6)

PA6 é um dos nylons mais comuns usados na impressão FDM. É um material resistente com alta resistência à tração e excelente resistência a impactos, tornando-o adequado para peças funcionais e componentes mecânicos. No entanto, o PA6 absorve umidade rapidamente do ar, o que pode levar a bolhas e má adesão entre camadas se não for devidamente seco. Também tem forte tendência a empenar, a menos que seja impresso com mesa aquecida e câmara fechada. As temperaturas típicas de extrusão variam de 250°C a 270°C. Após o recozimento, peças em PA6 ganham maior estabilidade dimensional e resistência ao calor devido ao aumento da cristalização.

PA66 (Nylon 66)

PA66 é similar ao PA6 em composição, mas tem um ponto de fusão ligeiramente mais alto, em torno de 260°C. Isso lhe confere rigidez superior, maior resistência ao desgaste e resistência ao calor em comparação ao PA6. Apresenta baixo fluência (creep) sob carga e tem bom desempenho em peças mecânicas de precisão. Como o PA6, o PA66 é altamente higroscópico e propenso a empenamento durante a impressão, portanto requer armazenamento do filamento seco, mesa aquecida (cerca de 80°C–100°C) e uma câmara fechada. O material endurece consideravelmente após o recozimento. No entanto, quando exposto à umidade posteriormente, torna-se mais dúctil e resistente a impactos.

PA12 (Nylon 12)

PA12 é um filamento comum de grau de engenharia que difere do PA6 e PA66 por sua cadeia molecular mais longa e menor absorção de umidade. Isso o torna mais dimensionalmente estável e mais fácil de imprimir, com menos problemas de empenamento. Sua temperatura típica de extrusão varia entre 240°C e 260°C. O PA12 oferece alta resistência a impactos, muito boa resistência química e maior flexibilidade que outros nylons. Sua menor absorção de água também significa que mantém a precisão dimensional por mais tempo em ambientes úmidos. O PA12 é resistente ao calor até cerca de 180°C e responde bem ao recozimento para maior cristalização e tenacidade.

PA612 (Nylon 612)

PA612 combina características do PA6 e do PA12. Oferece menor absorção de umidade que o PA6, mantendo maior rigidez que o PA12. O resultado é um material bem adequado para aplicações que exigem equilíbrio entre resistência mecânica e estabilidade. É mais fácil de imprimir do que PA6 ou PA66 e menos propenso a empenamento. Peças em PA612 têm superfícies lisas e são menos frágeis, tornando-as versáteis tanto para componentes estéticos quanto funcionais. A resistência ao calor é moderada, geralmente abaixo do PA66, mas acima do PA12.

Outras misturas e compósitos de Nylon

Algumas formulações de nylon misturam vários tipos de poliamida ou incluem aditivos para atingir objetivos específicos. Nylons reforçados com fibras são especialmente populares: reforços com fibra de carbono e fibra de vidro aumentam rigidez, resistência e estabilidade dimensional enquanto reduzem encolhimento e empenamento. Esses aditivos também melhoram o acabamento superficial ao limitar a deformação térmica durante a impressão. No entanto, filamentos preenchidos com fibras são mais abrasivos, exigindo bicos endurecidos.

Desafios de imprimibilidade

Imprimir nylon com sucesso requer temperaturas de extrusão elevadas (tipicamente 240°C–280°C), uma mesa de impressão aquecida e controle das temperaturas ambiente (desde que não se esteja imprimindo com nylons Polymaker). A higroscopicidade natural do nylon causa absorção de umidade, o que pode criar bolsões de vapor durante a extrusão, levando a picotamento da superfície e fraca adesão entre camadas. O filamento deve ser sempre mantido seco, idealmente em um recipiente selado ou em um secador de filamento. O empenamento é outra grande dificuldade, pois o nylon contrai fortemente durante o resfriamento.

Para enfrentar o empenamento, a Polymaker desenvolveu a Warp Free Technology, que otimiza a formulação do material para aliviar tensões internas durante o resfriamento. Isso permite que peças maiores de nylon sejam impressas em impressoras de estrutura aberta com risco reduzido de curvas ou separação de camadas.

Efeitos do recozimento e da umidade

O recozimento de peças de nylon aprimora sua cristalização, aumentando a resistência estrutural, rigidez e resistência ao calor. Peças totalmente cristalizadas têm desempenho melhor sob carga e em temperaturas elevadas. Com o tempo, no entanto, quando as peças absorvem umidade, as cadeias poliméricas tornam-se mais móveis, resultando em maior ductilidade e resistência a impactos, mas menos rigidez. Essa troca torna as aplicações em nylon adaptáveis para peças que requerem tenacidade e leve flexibilidade.

Resumo

Cada tipo de nylon traz um equilíbrio diferente entre facilidade de impressão, desempenho mecânico e estabilidade ambiental. PA6 e PA66 fornecem alta rigidez e desempenho térmico ao custo de um comportamento de impressão mais desafiador, enquanto PA12 e PA612 são mais tolerantes e resistentes à umidade. Nylons reforçados abordam ainda mais o empenamento e os limites mecânicos. Com secagem adequada, gerenciamento de temperatura e o uso de formulações avançadas como a Warp Free Technology, o nylon continua sendo um dos materiais mais capazes para produzir peças duráveis e funcionais na impressão 3D FDM.