Nylon oder Polyamid ist ein thermoplastisches Material, das für seine Robustheit, Haltbarkeit und hohe Abriebfestigkeit bekannt ist. Ursprünglich für industrielle Anwendungen entwickelt, hat es sich nach und nach in der Welt des 3D-Drucks etabliert, wo es sich durch seine hervorragenden mechanischen Eigenschaften und Vielseitigkeit auszeichnet.

Ob zur Herstellung funktionaler Bauteile, mechanischer Komponenten oder besonders widerstandsfähiger Prototypen – Nylonfilamente sind eine bevorzugte Lösung. Es existieren jedoch verschiedene Nylonarten: PA6, PA12, PA612, verstärkte Versionen, ESD usw.

Jeder Filamenttyp erfüllt sehr spezifische Anforderungen und bringt eigene Herausforderungen beim Drucken und Lagern mit sich.

Die verschiedenen Nylonfilament-Typen

Unterschiede zwischen PA6, PA12 und PA612

Die drei Hauptfamilien von Nylon, die im 3D-Druck verwendet werden, sind PA6, PA12 und PA612. Ihre chemische Struktur, ihr Feuchtigkeitsverhalten sowie ihre mechanischen und thermischen Eigenschaften unterscheiden sich deutlich.

PA6 (Polyamid 6) besteht aus einer einzelnen Molekülart. Es ist das steifste und mechanisch widerstandsfähigste der drei. Es bietet eine ausgezeichnete Abrieb- und Zugfestigkeit sowie eine hohe Schmelztemperatur (etwa 220–230 °C).

Allerdings ist es sehr hygroskopisch: Es kann mehr als 3 % Feuchtigkeit aus der Umgebung aufnehmen, was seine dimensionsstabilität und mechanischen Eigenschaften beeinträchtigt, wenn es nicht richtig getrocknet wird.

PA12 hingegen hat eine längere Kettenstruktur. Es ist deutlich weniger feuchtigkeitsempfindlich, mit einer Wasseraufnahme von unter 0,5 %. Dadurch ist es beim Drucken stabiler und flexibler als PA6. Es hat eine höhere Bruchdehnung, was es ideal für Teile macht, die Stöße oder Verformungen aushalten müssen.

Seine Schmelztemperatur ist niedriger (178–180 °C), was die Verarbeitung erleichtert und das Warping-Risiko reduziert.

PA612 ist ein Copolymer, das die Eigenschaften von PA6 und PA12 kombiniert. Es bietet eine ausgezeichnete Steifigkeit, vergleichbar mit PA6, behält jedoch eine geringe Feuchtigkeitsempfindlichkeit und eine gute dimensionsstabilität bei.

Diese Kombination macht es zu einem sehr leistungsfähigen Material für anspruchsvolle Umgebungen, insbesondere bei Wärme und Feuchtigkeit. Es behält seine mechanischen Eigenschaften auch nach thermischer Alterung oder Kontakt mit Flüssigkeiten besser bei.

Zusammenfassung:

• PA6: sehr steif, abriebfest, aber sehr hygroskopisch.
• PA12: flexibler, leichter zu drucken, feuchtigkeitsstabil.
• PA612: das Beste aus beiden Welten, ideal für langlebige technische Teile.

Verstärkte Nylons: Glas- und Kohlefaser

Um noch höhere mechanische Anforderungen zu erfüllen, enthalten einige Formulierungen lange oder kurze Fasern. Das glasfaserverstärkte Nylon-Composite gewinnt an Steifigkeit, thermischer Stabilität und dimensionsstabilität, insbesondere für Strukturteile.

Kohlenstofffaserverstärktes Nylon bietet ein außergewöhnliches Steifigkeits-Gewichts-Verhältnis. Die dem Polymer zugesetzten Kohlefasern verbessern die Zug- und Biegefestigkeit und machen das Material gleichzeitig leichter. Es wird besonders in den Bereichen Automobil, Robotik und Sport geschätzt.

Technische Nylons: ESD, gefüllt und modifiziert

Einige spezielle Formulierungen wurden entwickelt, um besondere Anforderungen zu erfüllen:

ESD-Nylon (Electro Static Dissipative) wurde entwickelt, um die Ansammlung von elektrostatischen Ladungen zu vermeiden. Es wird für empfindliche elektronische Bauteile oder in ATEX-Umgebungen verwendet.

Außerdem ist das Nanovia PA Food Industry erwähnenswert: Ein Nylonfilament, das den Anforderungen der Lebensmittelindustrie entspricht. Lebensmittelkontakt-zertifiziert, eignet es sich zur Herstellung von Teilen in hygienischen Umgebungen oder für den direkten Kontakt mit Lebensmitteln.

Fiberon Nylon-Filamentreihe

Die für die höchsten Anforderungen des industriellen 3D-Drucks entwickelte Fiberon™-Reihe von Polymaker umfasst verstärkte technische Nylonfilamente für fortgeschrittene Anwendungen. Jede Variante kombiniert eine Hochleistungs-Polyamidbasis mit Glasfasern, Kohlefaser oder funktionellen Additiven, um die mechanische Festigkeit, Maßhaltigkeit und ESD-Eigenschaften zu optimieren.

Polyfab3D bietet Ihnen eine umfassende Auswahl an Fiberon-Filamenten mit Spulen in verschiedenen Formaten (500 g und 3 kg), geeignet für Produktion und funktionales Prototyping.

Anwendungen von Nylonfilamenten

Nylonfilamente sind sehr vielseitig. Sie werden in zahlreichen Industriezweigen eingesetzt, in denen mechanische Festigkeit, Haltbarkeit und chemische Beständigkeit entscheidend sind.

Typische Anwendungen umfassen:

• – Zahnräder, Lager und bewegliche mechanische Teile.
• – Automobilkomponenten, die Hitze, Vibrationen oder Flüssigkeiten ausgesetzt sind.
• – Teile für Drohnen oder Roboter, die leicht und robust sind.
• – Technische Halterungen für elektronische Geräte, insbesondere mit ESD-Nylon.

Sie werden auch im Bereich des funktionalen Prototypings eingesetzt, um Bauteile unter realen Bedingungen zu testen, lange bevor auf Spritzguss umgestellt wird.

Wie man Nylonfilament druckt

Das Drucken von Nylon erfordert Erfahrung. Das Material ist empfindlich gegenüber Feuchtigkeitsschwankungen, neigt zu Verzug (Warping) und benötigt hohe Temperaturen.

Die Druckparameter variieren je nach Formulierung leicht, aber im Allgemeinen gilt:

• Extrusionstemperatur: zwischen 240 und 270 °C für PA6 oder PA612, und etwa 240–250 °C für PA12.
• Betttemperatur: zwischen 80 und 100 °C, um ein Ablösen der ersten Schichten zu verhindern.
• Lüftung: gering oder aus, da zu starke Lüftung die Haftung zwischen den Schichten beeinträchtigen kann.

Die Druckgeschwindigkeit sollte moderat bleiben, um eine gute Oberflächenqualität und eine optimale Schichthaftung zu gewährleisten, aber einige Nylons der neuen Generation sind für hohe Geschwindigkeiten optimiert.

Natürlich haben verstärkte Nylons andere Druckparameter. Deshalb empfehlen wir, die Anweisungen auf den jeweiligen Produktblättern jedes Filaments zu beachten.

Hardware-Anforderungen zum Drucken von Nylon

Nicht alle 3D-Drucker sind mit Nylon kompatibel. Um diesen Filamenttyp zu drucken, muss die Ausrüstung mehrere Kriterien erfüllen:

• Extruder, der mindestens 260–270 °C erreichen kann, bei verstärkten Versionen sogar mehr.
• Verschleißfeste Düse, wie gehärteter Stahl oder Rubin, besonders bei fasergefüllten Filamenten.
• Spezielles Haftsubstrat: PEI, BuildTak, Magigoo PA oder Kleben mit UHU-Stift können notwendig sein, um Warping zu verhindern.
• Eine geschlossene oder sogar beheizte Kammer stabilisiert die Umgebungstemperatur und begrenzt Verformungen während des Drucks, besonders bei PA6.

Feuchtigkeit – ein Feind, den man nicht unterschätzen sollte

Nylon ist sehr hygroskopisch: Es nimmt Feuchtigkeit aus der Luft sehr schnell auf, was zu Blasen im Extrudat, einer matten, körnigen Oberfläche und einer deutlichen Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften führen kann.

Vor dem Drucken ist es daher unerlässlich, das Filament mehrere Stunden zu trocknen:

• – Im Konvektionsofen bei 70–80 °C für 6 bis 12 Stunden.
• – In einem speziellen Filamenttrockner.
• – Oder durch permanente Lagerung in einem Filamentlager-/-trocknungssystem mit Trockenmitteln oder automatischem System.

Schon wenige Stunden außerhalb der Verpackung reichen aus, um Nylonfilamente zu sättigen. Es wird dringend empfohlen, das Filament zwischen den Drucksessions in ein trockenes System zurückzulegen.

Glühen und Nachbearbeitung von Nylonfilament

Nylon kann nach dem Druck von einem thermischen Glühen (Annealing) profitieren. Dies verbessert die kristalline Struktur, reduziert innere Spannungen und erhöht die thermische sowie mechanische Beständigkeit.

Der Prozess besteht aus:

• – Erwärmen des Teils auf eine Temperatur zwischen 70 und 95 °C für 30 bis 60 Minuten.
• – Langsames Abkühlen in einer geschlossenen Umgebung, um Temperaturschocks zu vermeiden.

Diese Behandlung ist besonders nützlich für technische Bauteile oder solche, die hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt sind. Es wird dringend empfohlen, die herstellerspezifischen Anweisungen zu beachten.

Fazit

Nylon ist ein anspruchsvoller Werkstoff mit bemerkenswerten Eigenschaften. Seine mechanische Festigkeit, Haltbarkeit, thermische und chemische Stabilität machen ihn zu einem idealen Partner für die Herstellung funktionaler Bauteile im 3D-Druck. Durch die Kontrolle der Druckparameter, der Lagerbedingungen und der Nachbearbeitungsoptionen kann man das Beste aus diesem vielseitigen Material herausholen.

Ob Sie sich für ein steifes PA6, ein flexibles und einfach zu druckendes PA12 oder ein leistungsstarkes PA612 entscheiden – jedes Nylonfilament hat seine eigenen Besonderheiten und Einsatzbereiche. Wichtig ist, sie gut zu kennen, um sie optimal nutzen zu können.