Presentiamo il Prusament PA11 (Nylon) Carbon Fiber Black: un filamento con eccellente resistenza chimica e termica

I materiali avanzati come il Prusament PC Blend Carbon Fiber espandono notevolmente le possibilità della stampa 3D ed è per questo che stiamo introducendo sul mercato un altro nuovo materiale: Prusament PA11 Carbon Fiber Black, un materiale particolarmente adatto per l’industria automobilistica, ma anche per la stampa di parti meccaniche durevoli a casa: componenti per droni e altri modelli RC, ingranaggi e altre componenti tecniche.

Cos’è il PA11?

Le poliammidi sono un gruppo di materiali polimerici prodotti a partire dagli anni ’30, quando DuPont sviluppò la poliammide 6.6, nota con il nome commerciale di Nylon. Da allora questo nome è diventato molto diffuso e spesso viene erroneamente applicato ad altri tipi di poliammidi. I polimeri sono indicati con numeri che rappresentano il numero di atomi di carbonio dei composti di partenza, ad esempio PA6, PA6.10, PA12, ecc. Il PA11 che utilizziamo è un tipo di poliammide usato principalmente per la tecnologia SLS. Si tratta di un’area piuttosto inesplorata nel campo della stampa 3D FFF. Abbiamo sperimentato molto in questo campo e alla fine abbiamo ottenuto un risultato più che buono. Perché abbiamo scelto la PA11? Le poliammidi PA6 e PA12 comunemente utilizzate presentano una serie di svantaggi: La PA6 è estremamente igroscopica, il che la rende estremamente difficile da stampare anche un giorno dopo il disimballaggio. In alcuni casi, la PA6 può assorbire troppa umidità anche durante le stampe di lunga durata. La PA12 non è così igroscopica, ma si deforma molto e ha un’adesione molto scarsa a un foglio di stampa PEI standard. La PA11 è una buona via di mezzo: è meno igroscopica e offre una migliore adesione al piano di stampa in PEI (per modelli di piccole e medie dimensioni).

Prusament PA11 Carbon Fiber osservato al microscopio elettronico

Grazie all’aggiunta di fibre di carbonio, Prusament PA11 Carbon Fiber praticamente non è soggetta a deformazioni. Confrontandolo con la poliammide pura, ha un’adesione tra gli strati leggermente più debole, grossomodo paragonabile al nostro Prusament PC Blend Carbon Fiber – un risultato comunque molto buono.

Proprietà meccaniche e chimiche fondamentali

La poliammide PA11 è un materiale ricavato dall’olio di ricino; le fibre di carbonio aggiunte a questo filamento sono riciclate, come per il Prusament PC Blend Carbon Fiber. Probabilmente il più grande vantaggio di questo materiale è la sua resistenza alle alte temperature, fino a 190 °C a seconda del carico. Ciò lo rende perfettamente adatto alla stampa di parti speciali, come le componenti di macchinari che emettono calore (motori, ecc.).

Il secondo vantaggio principale della PA11 (e delle poliammidi in generale) è la sua eccellente resistenza chimica a una serie di solventi. La PA11 ha una buona resistenza alle basi (ad es. NaOH), agli alcoli (metanolo, etanolo), al toluene, all’acetone, all’olio motore, alla benzina, al diesel, ecc.

Prusament PA11 Carbon Fiber ha una buona resistenza all’attrito e all’abrasione. Ciò lo rende adatto per la stampa di ingranaggi e altre parti in movimento. Per quanto riguarda le altre proprietà meccaniche (resistenza all’urto, caratteristiche di trazione), sono simili a quelle del Prusament PC Blend Carbon Fiber. Per avere un’idea più precisa, vi consigliamo di consultare la nostra tabella dei materiali. Aggiorneremo la tabella con le informazioni su PA11 nel corso della giornata.

Confronto tra i risultati delle misurazioni tribologiche di Prusament. Il coefficiente di attrito e la perdita di massa sono stati misurati muovendo il provino contro il perno d’acciaio.

La PA11, come altre poliammidi, è un materiale igroscopico (assorbe l’umidità dell’aria). Se l’umidità assorbita raggiunge livelli elevati, la qualità di stampa si deteriora. Il deterioramento si verifica nel giro di pochi giorni o di un mese. Se non si è sicuri di quanto tempo sia passato dall’apertura della busta sigillata o se non si stampa da molto tempo, si consiglia di essiccare il filamento a 90 °C per 4-6 ore prima della stampa. L’assorbimento dell’umidità può essere talvolta visibile rimuovendo i supporti. Se il filamento è ben essiccato, la rimozione del supporto dovrebbe essere semplice.

Pro e contro

Pro
	Resistente alle alte temperature (fino a 190 °C)
	Eccellente resistenza agli agenti chimici
	Basso coefficiente di attrito (rispetto ad altri materiali)
	Resistenza all’abrasione
	Meno igroscopico rispetto ad altri tipi di PA
	Superficie opaca dall’ aspetto professionale
	Basso restringimento durante la stampa

Contro
	Deve essere stampato su un piano di stampa speciale / utilizzare uno strato di separazione (colla stick)
	È necessario utilizzare un ugello temprato
	Ridotta adesione tra gli strati (rispetto al PA puro)
	Può essere necessaria una saltuaria essiccazione
	Costo più elevato (rispetto ad altri materiali)
	Produce cattivi odori durante la stampa (molto meno evidenti rispetto all’ASA)

Vantaggi della stampa su un piano di stampa speciale

Insieme al Prusament PA11 Carbon Fiber Black, stiamo introducendo anche una nuova piastra di stampa progettata appositamente per la stampa delle poliammidi. Il motivo è rappresentato dalla scarsa adesione della PA11 alle nostre classiche piastre di stampa in PEI. Finora abbiamo consigliato di stampare le poliammidi su piastre di stampa testurizzate o satinate con uno strato di adesivo (colla stick), ma non si è rivelata un’opzione particolarmente adatta. Certo, i modelli più piccoli con un riempimento ridotto possono essere stampati sulle piastre in PEI trattate con colla stick, ma per stampare in modo affidabile i modelli tecnici è necessario qualcosa di meglio. Prusament PA11 Carbon Fiber in particolare si stacca e si deforma facilmente quando viene stampato su piastre convenzionali, nonostante sia caricato con fibre di carbonio. Per questo motivo abbiamo sviluppato un nuovo strato superficiale in un materiale speciale che offre un’adesione significativamente migliore per i materiali di stampa in poliammide.

La nostra nuova piastra di stampa PA Nylon si presenta con una finitura opaca simile al piano di stampa satinato. Oltre che con le poliammidi, è compatibile anche con il PETG; la stampa con altri materiali è sconsigliata a causa della scarsa adesione. Anche le poliammidi stesse differiscono nella loro composizione e possono presentare diverse proprietà di adesione. Molte poliammidi, soprattutto quelle semplici (senza fibre di carbonio, ad esempio), hanno una forte tendenza alla deformazione. Per questo motivo alcuni materiali possono richiedere l’uso della funzione brim anche se inizialmente aderiscono bene alla superficie. Finora non siamo in grado di dire se le poliammidi non testate abbiano un’adesione forte o debole; per questo motivo raccomandiamo di stampare solo le poliammidi menzionate nella nostra tabella dei materiali. Questi filamenti funzionano perfettamente con la nostra piastra di stampa speciale PA Nylon con le temperature di stampa selezionate.
Per una facile rimozione della stampa e per una maggiore durata del foglio, è necessario pulirlo solo con acqua prima di ogni utilizzo e regolare correttamente l’altezza del primo strato. Si raccomanda vivamente di NON pulire la piastra con acetone, IPA (alcool isopropilico) e altri prodotti chimici a base di alcool (inclusi detergenti per finestre, 3DLAC, ecc.). L’uso di IPA (e di altri prodotti chimici) rende la superficie opaca e modifica la struttura superficiale e l’adesione. Ciò comporta una durata inferiore e un rischio molto più elevato di danneggiare la piastra. In caso di tracce di grasso visibili (ad esempio, impronte digitali), è possibile pulire il piano con acqua e sapone per piatti. Si consiglia di lavare il piano con sapone per piatti prima di girarlo sull’altro lato.

Confronto tra una superficie di stampa in nylon PA pulita (a sinistra) e una superficie trattata con alcool isopropilico (a destra). Si noti la formazione di strutture ruvide dopo il trattamento con IPA. Nota: la foto è solo a scopo illustrativo, si tratta di un campione di prova. La superficie del vostro foglio appare diversa al microscopio rispetto alle foto precedenti.

Impostazioni di stampa e altre attrezzature della stampante

Oltre alla speciale piatra di stampa, è necessario usare un ugello temprato a causa delle proprietà altamente abrasive della fibra di carbonio.
Consigliamo anche di stampare posizionando la stampante in una enclosure (involucro) o di collocare la stampante in una stanza ben ventilata (vedere la nostra scheda di sicurezza dei materiali). La stampa di poliammide rilascia nell’aria un odore relativamente forte ed emette particelle potenzialmente nocive (UFP – particelle ultrafini). La nostra Original Prusa Enclosure è un’ opzione ideale. Non solo l’odore sarà ridotto, ma la temperatura ambiente più elevata migliorerà l’adesione tra gli strati stampati. Una volta terminata la stampa nell’involucro, aprire prima la finestra e poi gli sportelli dell’involucro per far circolare rapidamente l’aria.
A causa delle elevate temperature di stampa, si sconsiglia l’uso della Original Prusa MINI+ – la Original Prusa MK3S+ è la soluzione migliore per la stampa con Prusament PA11 Carbon Fiber Black e anche la XL supporterà questo materiale. Suggerimento: dovete aggiungere il profilo di stampa Prusament PA11 Carbon Fiber in PrusaSlicer? Assicuratevi di utilizzare PrusaSlicer 2.4.2 o successivo. Andare su Configurazione – Configurazione guidata – Filamenti – NYLON – Prusa Polymers – mettere la spunta su Prusament PA11 Carbon Fiber e premere Completa. Ora PA11 sarà disponibile nell’elenco dei materiali.

Colori, aspetto e prezzo

Il Prusament PA11 Carbon Fiber Black è anche in questo caso disponibile in colore nero, a causa del contenuto di fibra di carbonio all’interno del filamento. Potreste chiedervi perché abbiamo usato colori diversi per i lati della bobina: sono grigi per distinguere le bobine incollate da quelle piegate. Quando viene essiccato il filamento (90°C), i lati della bobina si espandono termicamente e, una volta raffreddati, la bobina può smantellarsi. Per questo motivo, abbiamo dovuto incollare le parti in carta e plastica. È comunque possibile riciclare la carta e la plastica allo stesso modo delle bobine normali, basta esercitare un po’ più di forza per smontare la bobina.

Le bobine contengono 800 g di materiale. Il prezzo di una bobina è di 99.99 USD / 99.99 EUR (IVA incl.) e la speciale piastra PA (Nylon) ha un costo di 44.99 USD / 44.99 EUR (IVA incl.). In alternativa è possibile acquistare l’intero bundle, al costo di 129.99 USD / 129.99 EUR (IVA incl.).

Campi di applicazione tipici per Prusament PA11 Carbon Fiber


Fidget toy (The Flat Hexagon With a Spin by Whity) (Vari ingranaggi e parti mobili)	Convogliatore ventola (Parti resistenti al calore)

Vite a due vie by GVC (Viti e parti meccaniche più grandi)	Tubi di scarico (Grandi parti resistenti al calore)

Pulegge, ingranaggi, cuscinetti, ecc. (Grandi parti mobili altamente sollecitate)	Parti funzionali di aspirazione del motore (Resiste a 190 °C per lunghi periodi di tempo)