Nylon – Das fast unzerstörbare Filament für mechanische Teile

 

Nylon ist der bekannteste Markenname für die Gruppe der Polyamide, einem Material, das als Kunstfaser und Werkstoff weit verbreitet und geschätzt wird. Seine Eigenschaften machen Nylon Filament auch ideal geeignet für 3D-Drucke mit mechanischen Ansprüchen. Es ist allerdings nicht leicht zu drucken und die Lagerung stellt ebenfalls hohe Anforderungen.

Was ist Nylon?

Nylon, was eigentlich nur der Handelsname des Kunststoffkonzerns Dupont für die erste vollständig synthetische, 1935 entwickelte Faser war, gehört zur Oberklasse der Polyamide. Seit dem ursprünglichen Nylon mit dem griffigen chemischen Namen Polyhexamethylenadipinsäureamid entwickelten Chemiker zahllose Varianten mit teilweise unterschiedlichen Eigenschaften, die unter anderen Handelsnamen verfügbar sind, z.B. Perlon, Dederon (das Nylon der DDR) oder Timbrelle. Das Ziel dieser Anstrengung war Duponts Patent- und Markenrechte zu umgehen.

Die Nomenklatur bei der Klassifizierung von Nylons ist PA (Polyamid) gefolgt von einer Nummer, gerne auch mehrstellig. Die gängisten Nylonvarianten sind PA 6 (Polycaprolactam, 57% Weltmarktanteil) und PA 6.6 (Polyhexamethylenadipinsäureamid , das Original-Nylon, 38% Weltmarktanteil). Von den sonstigen 5% der sonstigen Nylonvarianten ist PA 12 (Polylauryllactam) wohl das populärste.

Die Nylonvarianten unterscheiden sich beispielsweise durch Schmelzpunkt, Wärmeformbeständigkeit, Schlagfestigkeit, Hygroskopie (Aufnahme von Wasser aus der Luft) und Biegefestigkeit.
Nylon bietet viele Vorteile, z.B. dass es schlagfest, belastbar, flexibel , wetterfest und dabei nahezu unzerbrechlich ist und einen sehr niedrigen Reibungskoeffizienten hat, was eine hervorragende Eignung für mechanische lasttragende Teile bedeutet. Je nach Variante kann es auch einen sehr hohen Weichpunkt haben und damit sehr hitzeresistent sein (bis zu 145°C). Es ist unempfindlich gegen Lösungsmittel und Alkohole und es kann dank seiner starken hygroskopischen Eigenschaften auch nachträglich gefärbt werden, beispielsweise mit Polyester-Färbemittel, was es  als Kunstfaser so attraktiv macht. Aus Nylon fertigt man unter anderem Kleidung, Fallschirme, Seile, Angelschnüre, Tennisschlägersaiten, Zahnräder, Isolatoren, Nähgarn, Dübel, Gleitlager, Zahnbürstenborsten, Gehäuse und Saiten für Streich- und Zupfinstrumente.

Es gibt insgesamt 16 Produkte aus dem Material Nylon (PA) in unserem Shop.
green, natural, black, yellow, red, blue, white
Durchmesser2,85mm, 1,75mm
Gewichte101g - 500g, 501g - 1000g
240, 210
Farbengelb, schwarz, weiss, grün, transparent, blau, rot, multicolor
Eigenschaftenschlagfest
MarkenFormfutura, Ampertec
235, 255
85, 120
weiss, transparent, black, white, gelb, schwarz, grün, blau, rot, clear
260, 270
80, 85

3D-Druck-Einsatzzwecke für Nylon Filament

Üblicherweise drucken Profis die Druckobjekte mit Nylon Filament, welche extreme mechanische Belastungen aushalten müssen. Beispiele hierfür wären Zahnräder oder Halterungen im Modellbau oder Scharniere, auch Armaturen für den Haushalt können von der Belastbarkeit profitieren. Nylon ist biegsam, bricht aber nicht und hat je nach Nylon-Variante oftmals auch eine gute Hitzeresistenz und immer einen sehr niedrigen Reibungs-Koeffizienten.

Vorteile von Nylon

  • Hart, belastbar und dennoch flexibel
  • zerbricht nicht
  • gute Hitzeresistenz
  • keine Geruchsentwicklung beim Druck
  • kann nachträglich gefärbt werden

Nachteile von Nylon

  • Hygroskopisch, d.h. nimmt Wasser aus der Luft auf
  • Schrumpft beim Abkühlen, d.h. Heizbett mit extra Haftung nötig, Klimakammer empfohlen
  • Neigt zum Haarfäden-Ziehen
  • Darf nicht zu schnell gedruckt werden

3D-Drucken mit Nylon Filament

Je nach Schmelzpunkt der gewählten Nylon-Variante empfehlen wir ein Vollmetall-Hotend, da Teflon/PTFE-Röhren ab 240 Grad weich werden, und einige Nylonvarianten bei diesen Temperaturen erst anfangen zu verflüssigen. Nylon Filament neigt beim Druck zum Haarfäden–Ziehen und sollte nach dem (je nach Länge des Druckjobs sogar während dem) Drucken unbedingt in einer luftdichten Verpackung mit Antikondensationsbeutel oder einer speziellen luftdichten Filament-Box aufbewahrt werden. Denn es saugt sich –je nach Variante- schon nach wenigen Stunden mit Wasser voll, was zu hässlichen Drucken und schlechter Stabilität der gedruckten Objekte führen kann. PA6 hat beispielsweise eine Hygroskopie von 2,5-3,5% (soviel Wasser in Relation zum Gewicht nimmt das Material maximal auf), während PA12 nur 0,2-0.5% Wasser aufnimmt. Im schlimmsten Fall kann die Hygroskopie sogar bis zu 10% betragen. Ein feuchtes Nylon Filament erkennt man beim Druck an Knistergeräuschen und/oder aufsteigendem Wasserdampf von der Spitze.

Wenn ein Nylon Filament einmal mit Wasser „vollgesogen“ ist, kann auch ein Antikondensationsbeutel das Wasser nicht mehr aus dem Filament herausziehen – diese helfen nur dabei, eventuelle Luftfeuchtigkeit vor dem Nylon aufzusaugen. Hier helfen dann nur ein paar Stunden im Ofen bei niedriger Temperatur (6-8 Stunden bei 70-80°C) – oder ein spezieller Filament-Vakuum-Trockner.

Nylon und Warping

Eine beheizte Druck-Kammer bzw. Klimakammer ist zwar nicht zwingend nötig, wird aber, wie bei allen Materialien, die mit höheren Temperaturen gedruckt werden müssen, empfohlen. Der Lüfter sollte deswegen auch aus bleiben. Die empfohlene Hotend-Temperatur ist bei PA6 zwischen 220 und 250°C (Heizbett: 85-110°C), bei PA12 zwischen 180 und 260°C (Heizbett: 110-120°C), manche Nylons gehen sogar hoch bis 280°C. Der Druckprozess selbst ist dabei geruchlos, die eher moderate Druckgeschwindigkeit liegt dann in der Regel um die 30-60mm/s. Bei der Wahl der Geschwindigkeit kommt es allerdings wiederum auf die verwendete Nylonvariante an. Die Schichten hingegen sollten eher dick sein (ab 0.2mm), denn für Drucke in feiner Auflösung eignet sich Nylon Filament nicht.

Nylon Filament haftet auf Glas oder Kapton-Tape mit PVA-basiertem/Pritt-Klebestift, Maler-Krepp/3M Blue Tape und PEI. Es lässt sich nicht ohne beheiztes Druckbett drucken, denn es schrumpft und verformt sich beim Abkühlen. Dies sollten Sie beim Druck und der Dimensionierung des Druckobjekts berücksichtigen. Grundsätzlich zählt es eher zu den mittelschwer bis schwer zu druckenden Materialien, für belastbare Werkstücke, Bauteile (z.B. Zahnräder), Scharniere oder Gelenkteile oder sonstige Funktionsdrucke erfreut es sich allerdings einer gewissen Beliebtheit im 3D-Druckbereich. Es gibt sogar Filament-Spezialisten wie Taulman, die fast ausschließlich als Nylon-Filament- Hersteller bekannt sind.

Nylon-Compounds

Da Nylon ein Material ist, das allein wegen seiner physikalischen Eigenschaften (und nicht wegen der Optik) eingesetzt wird, gibt es manche Hersteller, die dem Nylon Filament Kohlefaserpartikel beimischen,  um es noch härter zu machen. Denn die Flexbilität von Nylon ist nicht immer erwünscht. Hier gilt, wie bei allen Kohlefaserpartikel-Filamenten, dass ein Hotend aus gehärtetem Stahl oder Rubin empfohlen wird, da Messing-Spitzen von Kohlefaser- oder Metallpartikeln sehr schnell abgeschliffen werden.

Daten & Fakten für Nylon

Chemische Bezeichnung Polyamid (PA), diverse Varianten (PA6, PA12 etc)
Druckgeschwindigkeit 40-100 mm/s
Dichte 1,0 - 1,30 g/cm3 (je nach Variante)
Drucktemperatur 210 - 260°C (je nach Variante)
Heizbett-Temperatur 80 - 125°C (je nach Variante)
Zugdehnung 230 - 260%
Witterungsbeständigkeit gut
Wärmeformbeständigkeitstemperatur 60 - 150°C (je nach Variante)
Schlagfestigkeit ca. 6,5 - 30 KJ/m2 (je nach Variante)
Biegemodul 1,4 - 2 GPa (je nach Variante)