Cum alegeți între PA12 și PA11 pentru piese SLS

PA12 și PA11 sunt poliamidele pe care le tipărim cel mai des. Ambele sunt tipuri de nylon, se sinterizează din pulbere și arată aproape la fel după sablare. Diferențele apar când piesa este îndoită, lovită sau încălzită, astfel încât o alegere greșită se observă de obicei abia în utilizare.

Diferența de nume vine din numărul de atomi de carbon din unitatea de bază a lanțului, adică 12 la PA12 și 11 la PA11. PA12 se produce din materii prime petrochimice, iar PA11 din ulei de ricin, deci este un material de origine vegetală. Acest lucru nu face o piesă din PA11 biodegradabilă, dar poate conta dacă urmăriți amprenta de carbon a produsului.

Valori din fișele tehnice Formlabs

Valorile de mai jos sunt din fișele tehnice Formlabs, pentru piese tipărite pe imprimante Fuse și condiționate înainte de test. Valorile unei piese concrete pot diferi în funcție de geometrie, orientare și temperatură, dar raporturile dintre materiale rămân orientative.

HDT este temperatura de deformare sub sarcină, adică temperatura la care o epruvetă standard se încovoaie cu o anumită valoare sub o tensiune dată. Nu este temperatura maximă de utilizare continuă, dar este un reper bun pentru comparație.

Ce înseamnă diferențele în practică

Rigiditate și ductilitate

PA12 este puțin mai rigid (1,85 față de 1,6 GPa) și își păstrează mai bine forma sub sarcină. PA11 se alungește de aproape 4 ori mai mult înainte să se rupă (40% față de 11%). În practică, un clips din PA12 forțat prea tare crapă, iar unul din PA11 se îndoaie și de multe ori revine. Dacă piesa trebuie să se deformeze elastic în utilizare normală, PA11 oferă o marjă mai mare.

Rezistența la impact

La testul Izod cu crestătură, PA11 absoarbe 71 J/m, iar PA12 32 J/m. Pentru carcase care pot cădea, piese de dronă, protecții și alte piese supuse loviturilor, diferența contează. O piesă din PA12 bine dimensionată poate rezista și ea, dar PA11 oferă o rezervă mai mare la aceeași grosime.

Comportarea la temperatură

La temperatură comparația este mai puțin intuitivă. La sarcină mare (1,8 MPa), PA12 rezistă până la 87 °C, iar PA11 doar până la 46 °C. La sarcină mică (0,45 MPa), PA11 ajunge la 182 °C, peste PA12 (171 °C). Dacă piesa este caldă și încărcată mecanic, de exemplu un suport care ține ceva greu lângă o sursă de căldură, PA12 este mai sigur, iar variantele ranforsate sunt și mai sigure. Dacă piesa este caldă, dar aproape neîncărcată, ambele materiale se descurcă.

Precizie, detalii și deformare

Formlabs publică dimensiunile minime pentru PA12, ca material de referință: pereți de 0,6 mm, găuri de 1 mm și știfturi de 0,8 mm. La PA11, aceleași minime sunt puțin mai mari și depind de orientare. PA11 se deformează mai ușor când are secțiuni mari în planul orizontal, iar ansamblurile tipărite gata montate au nevoie de cel puțin 1 mm joc între piese, față de 0,3–0,6 mm la PA12. Pentru piese cu detalii fine și toleranțe strânse, PA12 este alegerea mai simplă.

Suprafață și culoare

Ambele ies mate și ușor granulate după sablare. PA12 standard este gri și se vopsește negru. Pentru piese albe sau colorate se poate folosi PA12 White, care are proprietăți apropiate de PA12 standard (rezistență la tracțiune de 47 MPa, alungire de 8%).

Când este potrivit PA12

• Carcase, capace și suporturi rigide.
• Piese cu detalii fine, text mic sau toleranțe strânse.
• Piese mari sau late, unde deformarea la răcire reprezintă un risc.
• Piese încărcate mecanic la temperaturi de până la câteva zeci de grade peste cea a camerei.
• Prototipuri pentru care materialul de producție nu este încă stabilit, PA12 fiind un punct de plecare neutru.

Când este potrivit PA11

• Clipsuri și elemente care se îndoaie la fiecare montaj.
• Piese supuse loviturilor, de exemplu la drone, roboți și echipamente portabile.
• Piese supuse la vibrații, unde o fisură mică s-ar propaga la un material mai rigid.
• Balamale integrate, alături de polipropilenă.
• Produse la care contează originea vegetală a materialului.

Ambele materiale au fost testate de Formlabs după ISO 10993 pentru anumite riscuri biologice la contact cu pielea. Dacă produsul este un dispozitiv medical, validarea și certificarea rămân în sarcina producătorului.

Variantele ranforsate cu sticlă și fibră de carbon

Dacă PA12 și PA11 nu sunt destul de rigide sau nu rezistă la temperatura de lucru, se pot folosi variantele ranforsate.

PA12 GF conține sticlă ca umplutură, care îi crește rigiditatea la 2,8 GPa și HDT-ul la 113 °C. În schimb, piesa este mai casantă, cu alungire de 4%, mai ales între straturi, iar suprafața este mai aspră decât la PA12. Se potrivește pentru suporturi rigide și piese care trebuie să-și păstreze forma la cald. Pentru clipsuri nu îl recomandăm.

PA11 CF conține fibră de carbon și are cea mai mare rigiditate din gama noastră, 5,3 GPa pe direcția X. HDT la 1,8 MPa este de 178 °C, iar rezistența la impact rămâne bună (74 J/m). Fibrele se aliniază pe direcția X a imprimantei, deci proprietățile diferă între X, Y și Z. Din acest motiv, vă rugăm să ne indicați direcția pe care este solicitată piesa. Se deformează mai puțin decât PA11 simplu și suportă secțiuni mai mari.

Testarea în ambele materiale

Dacă alegerea între PA12 și PA11 nu este clară, vă recomandăm să tipăriți aceeași piesă în ambele materiale și să o testați în condițiile reale de utilizare, de exemplu la montaj și demontaj, la o cădere sau după o zi lângă sursa de căldură. Pentru piese mici, costul unei perechi de probe este redus față de costul unui lot întreg în materialul greșit.

Ca regulă generală, PA12 este potrivit pentru piese care trebuie să își păstreze forma, iar PA11 pentru piese supuse loviturilor sau care se îndoaie des.

Detalii despre fiecare material găsiți pe paginile PA12 și PA11. Exemple de piese supuse loviturilor găsiți la drone și robotică. Dacă aveți deja un model, trimiteți-l pentru ofertă și descrieți funcția piesei, iar noi vă vom recomanda materialul.