Už je to rok, co jsme vydali náš první prusament plněný uhlíkovými vlákny – Prusament PC Blend Carbon Fiber. Ve vývoji technických materiálů chceme pokračovat i nadále, protože v nich vidíme velký potenciál. Díky skvělé teplotní, chemické odolnosti a vynikajícím kluzným vlastnostem je náš nový Prusament PA11 Carbon Fiber Black skvělou volbou pro automobilový průmysl, tisk dronů a jiných RC modelů, na různé technické díly apod. Pojďme si stručně shrnout jeho hlavní kvality.

Co je PA11?

Polyamidy jsou skupina polymerních materiálů vyráběných od 30. let 20. století, kdy firma DuPont vyvinula polyamid 6.6 známý svým obchodním názvem Nylon. Tento název se od té doby rozšířil a často je nesprávně používán i pro jiné typy polyamidů, kterých je nepřeberné množství a jsou označovány čísly, která charakterizují počet atomů uhlíku výchozích sloučenin – např. PA6, PA6.10, PA12 atd.

Námi používaný PA11 je druh polyamidu používaný primárně pro SLS technologie. V oblasti FFF 3D tisku se jedná spíše o neprozkoumanou oblast, my jsme v tomto směru dost experimentovali a nakonec jsme se dobrali k více než dobrému výsledku. Standardně se používají polyamidy PA6 a PA12, které mají řadu nevýhod: PA6 je extrémně náchylný k navlhnutí, často se s ním nedá tisknout už 1 den po rozbalení, v některých případech může navlhnout i během dlouhého tisku. PA12 tolik nenavlhá, ale extrémně se kroutí a má velmi špatnou přilnavost ke klasické PEI podložce. PA11 poskytuje dobrý kompromis díky pomalému navlhání a lepší adhezi k PEI podložce (týká se malých a středních modelů).

Prusament PA11 Carbon Fiber pod elektronovým mikroskopem

Díky plnivu ve formě uhlíkových vláken se Prusament PA11 Carbon Fiber prakticky vůbec nekroutí. Ve srovnání s čistým polyamidem má o něco slabší soudržnost mezi vrstvami, zhruba srovnatelnou s naším Prusamentem PC Blend Carbon Fiber.

Základní mechanické a chemické Vlastnosti

Polyamid PA11 je materiál vyráběný z ricinového oleje, uhlíková vlákna přidávaná do tohoto filamentu jsou recyklovaná, stejně jako u Prusamentu PC Blend Carbon Fiber. Zřejmě největší výhodou tohoto materiálu je vysoká teplotní odolnost, která dosahuje podle zatížení až 190 °C. Díky tomu se skvěle hodí pro tisk speciálních dílů, například součástí strojů vyzařujících teplo (motory apod.).

Druhou zásadní výhodou PA11 (a polyamidů obecně) je skvělá chemická odolnost proti řadě rozpouštědel. Prusament PA11 má dobrou odolnost proti zásadám (např. NaOH), alkoholům (Methanol, Ethanol), toluenu, acetonu, motorovým olejům, benzínu, naftě atd.

Prusament PA11 Carbon Fiber má dobré kluzné vlastnosti a odolnost proti abrazi. Díky tomu se hodí k tisku ozubených kol a dalších pohyblivých dílů. Co se týká ostatních mechanických vlastností (rázové houževnatosti, tahových charakteristik materiálu), tak ty jsou podobné jako u Prusamentu PC Blend Carbon Fiber. Pro lepší představu doporučujeme kouknout do naší materiálové tabulky..

Srovnání výsledků tribologického měření Prusamentů. Obě měření byla provedena třením vzorku o ocelový hrot.

PA11 je stejně jako ostatní polyamidy hygroscopický materiál (pohlcuje vzdušnou vlhkost). V případě, že absorbovaná vlhkost dosáhne vysokých hodnot, dojde ke zhoršení kvality tisku. Ke zhoršení dochází po několika dnech až měsíci, ale pokud si nejste jisti nebo víte, že jste dlouho netiskli, doporučujeme filament před tiskem sušit při 90 °C po dobu 4-6 hodin. Absorbce vlhkosti může být znatelná při sundávání tiskových podpěr – pokud je filament řádně vysušený, sundávání podpěr by nemělo činit problém.

Klady a zápory

Klady
	Vysoká teplotní odolnost (až 190 °C)
	Skvělá chemická odolnost
	Nízký koeficient tření (ve srovnání s jinými materiály)
	Odolnost proti abrazi
	Velmi pomalé vlhnutí filamentu ve srovnání s ostatními typy PA
	Profesionálně vypadající matný povrch
	Nízké smrštění při tisku

Zápory
	Potřeba tisku na speciální podložku nebo použití tyčinkového lepidla jako separační vrstvy
	Nutnost použití tvrzené trysky
	Nižší soudržnost mezi vrstvami (ve srovnání s čistým PA)
	Potřeba občasného sušení filamentu
	Vyšší cena (oproti jiným materiálům)
	Zápach při tisku

Výhody tisku na speciální tiskový plát

Společně s Prusamentem PA11 Carbon Fiber Black vydáváme i zbrusu nový tiskový plát určený speciálně pro tisk polyamidů. Důvodem je nízká adheze PA11 k našim klasickým PEI tiskovým podložkám. Polyamidy jsme doposud doporučovali tisknout na hrubé nebo saténové tiskové podložky s vrstvou tyčinkového lepidla, ovšem ani tak to není optimální řešení. Menší modely s řídkou výplní se sice dají tisknout i na PEI podložky potřené tyčinkovým lepidlem, ale pro spolehlivý tisk technických modelů potřebujete něco lepšího. Právě Prusament PA11 Carbon Fiber se může při tisku na klasické pláty snadno odloupnout a zkroutit i přes to, že je vyplněný uhlíkovými vlákny. Proto jsme vyvinuli tiskový plát s povrchovou vrstvou ze speciálního materiálu, která poskytuje výrazně lepší adhezi pro polyamidové tiskové materiály.

Náš nový PA Nylon tiskový plát má povrch s lehkou matnou texturou, podobný našemu saténovému plátu. Mimo polyamidů je možné na něj tisknout také PETG, u ostatních materiálů je adheze na podložku příliš nízká a jejich tisk proto nedoporučujeme. I u samotných polyamidů je však nutná zvýšená pozornost, protože s každým typem se dá očekávat trochu jiné chování materiálu při tisku a jiná adheze. Mnoho polyamidů, zejména neplněných (např. uhlíkovými vlákny), má výrazný sklon ke kroucení. Kvůli tomu mohou některé materiály vyžadovat použití límce i přes dobrou adhezi k podložce. Zatím také nemůžeme vyloučit, že u některých neotestovaných polyamidů nebude při doporučených nastaveních adheze příliš nízká nebo příliš vysoká. Všechny polyamidy, které jsou uvedené v naší materiálové tabulce, jsou kompatibilní s našimi PA Nylon pláty při zvolených teplotách.

Pro zajištění snadného sundávání výtisku a co nejdelší životnosti stačí plát před každým použitím omýt vodou a správně nastavit výšku 1. vrstvy. Naopak nedoporučujeme tento plát omývat Acetonem, IPA(isopropyl alkoholem) či jinými médii na bázi alkoholů (včetně čističů na okna, 3DLAC apod.). Při aplikaci IPA (a jiných alkoholů) povrch zmatní, dojde ke změně povrchové struktury a adheze. To vede k celkovému zkrácení životnosti a vyššímu riziku poškození podložky. Pokud máte v místě tisku viditelné mastné skvrny (například od rukou), můžete plát odmastit vodou s trochou mycího prostředku (jaru). Omytí mycím prostředkem doporučujeme také při otočení na druhou stranu.

Srovnání čistého PA Nylon tiskového plátu (vlevo) s povrchem potřeným isopropylalkoholem (vpravo). Všimněte si vzniku hrubých struktur po ošetření IPA. Pozn.: Foto je pouze ilustrativní, jedná se o testovací vzorek. Povrch vašeho plátu vypadá pod mikroskopem jinak než na fotografiích výše.

Tiskové nastavení a další vybavení tiskárny

Kromě speciálního tiskového plátu je potřeba tisknout s tvrzenou tryskou kvůli silně abrazivním vlastnostem uhlíkových vláken.

Doporučujeme tisknout na zakrytované tiskárně, případně zvolit dobře větranou místnost (viz bezpečnostní list materiálu). Při tisku polyamidu se do ovzduší uvolňuje poměrně silný zápach a vylučují potenciálně nebezpečné částice (UFP – ultrafine particles). V tomto směru se perfektně hodí náš Original Prusa Enclosure. Nejen že se zmírní zápach, ale díky vyšší ambientní teplotě se o chlup zlepší soudržnost mezi tiskovými vrstvami. Nezapomeňte, že po otevření Enclosure je potřeba místnost pořádně vyvětrat!

Vzhledem k vysokým tiskovým teplotám nedoporučujeme tisknout naše uhlíkem plněné materiály na Original Prusa MINI+. Z našich tiskáren doporučujeme k tisku Prusamentu PA11 Carbon Fiber Black pouze Original Prusa MK3S+ (případně chystanou XL).
TIP: Jak přidat náš odladěný tiskový profil pro filament Prusament PA11 Carbon Fiber? Ujistěte se, že máte nainstalovaný PrusaSlicer 2.4.2 a vyšší. Poté vyberte: Konfigurace -> Průvodce nastavením -> Filamenty -> NYLON -> zaškrtněte profil Prusament PA11 Carbon Fiber a stiskněte tlačítko dokončit. Nyní již mezi filamenty najdete nově i Prusament PA11 Carbon Fiber.

Barva, vzhled a cena

Prusament PA11 Carbon Fiber Black je k mání v černé barvě, která je daná obsahem uhlíkových vláken uvnitř filamentu. Asi vás zaujme jiná barva čel cívky – ta jsou šedá, abychom odlišili lepené cívky od skládaných. Při sušení filamentu (90°C) dochází k tepelné roztažnosti čel a po vychladnutí hrozí rozpadnutí cívky. Z toho důvodu jsme museli přistoupit k lepení papírových a plastových částí dohromady. Papír a plasty můžete samozřejmě stále vytřídit stejným způsobem, jen musíte vynaložit o něco více síly na rozložení cívky.

Na cívky v tomto případě navíjíme 800 g materiálu, cena jedné cívky vás vyjde na 2490 Kč a speciální PA (Nylon) tiskový plát stojí 1099 Kč. Nebo si můžete koupit balíček obsahující filament i tiskový plát, což dohromady stojí 3190 Kč.

Ukázkové modely

Hračka Fidget toy (The Flat Hexagon With a Spin by Whity) (Ozubená kola a pohyblivé díly)	Fan shroud z našich tiskáren (Teplotní odolnost)
Oboustranný šroub od GVC (Šrouby a velké mechanické díly)	Výfuky (Velké teplotně odolné díly)
Řemenice, ozubená kola, ložiska apod. (Velké a namáhané pohyblivé díly)	Funkční sání do motoru (Vydrží 190 °C dlouhou dobu)

Líbí se vám náš nový Prusament? Napište nám do komentářů, co si o něm myslíte. Věříme, že budete spokojeni.
Tisku zdar!