Nylon oder Polyamid (PA) ist eines der am häufigsten verwendeten Polymere im professionellen 3D-Druck. Dies ist auf seine hervorragenden mechanischen Eigenschaften wie Schlagfestigkeit, Flexibilität, chemische Beständigkeit und hohe Temperaturbeständigkeit zurückzuführen.
Das Material wird derzeit in Form von Pellets, Filamenten oder Pulver verwendet, je nachdem, ob ein FDM-3D-Drucker oder eine SLS-3D-Druckanlage zum Einsatz kommt.
Trotz der Unterschiede zwischen den einzelnen Fertigungstechnologien sind 3D-gedruckte Teile aus Polyamid unglaublich stabil und ermöglichen die Herstellung von funktionalen Prototypen oder Endteilen.
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Bild 1: Spule und Teile, die mit Polyamid 6 im FDM-3D-Druckverfahren hergestellt wurden. Quelle: Smart Materials.
Wie viele andere technische Materialien werden sie in der Regel in ihrer "natürlichen" Form, ohne Farbzusätze, gekauft. Daher haben diese Art von Filamenten oder Pulvern in der Regel einen weißen oder cremefarbenen Farbton, der in manchen Fällen für die entsprechende Anwendung nicht geeignet sein kann. Es gibt Fälle, in denen es notwendig sein kann, Oberflächen in verschiedenen Farben zu erhalten.
Beim Einfärben von 3D-gedruckten Teilen aus Polyamid ist zu berücksichtigen, dass es sich um ein synthetisches Material handelt. Daher muss ein spezielles Färbemittel für synthetische Materialien verwendet werden, z. B. das synthetische Färbemittel RIT, das in einer breiten Farbpalette erhältlich ist.
Eine weitere zu berücksichtigende Tatsache ist die Hygroskopizität von Nylon. Das bedeutet, dass Nylon in der Lage ist, Feuchtigkeit aus der Umgebung zu absorbieren, was bei der Lagerung und Verarbeitung des Materials ein Nachteil ist, da Feuchtigkeit den Druckprozess beeinträchtigen und sogar zu Druckfehlern führen kann. Aus diesem Grund wird empfohlen, den Färbeprozess nur mit den fertigen Teilen und nicht mit dem unbearbeiteten Material durchzuführen.
Das Färbeverfahren erfordert eine vorherige Vorbereitung der 3D-gedruckten Teile, je nach der verwendeten Herstellungstechnologie:
- FDM-3D-Druck: Wenn Sie 3D-gedruckte Teile mit der FDM-Technologie einfärben möchten, müssen Sie die Substrate entfernen und die Teile nachbearbeiten, bevor Sie sie einfärben. Es ist wichtig, die Unterseite der Teile zu reinigen, insbesondere wenn Klebstoff verwendet wurde.
- SLS-3D-Druck: Wenn der Benutzer mit der SLS-3D-Drucktechnologie arbeitet, sollte überschüssiges Pulver zunächst manuell und dann mit einer Druckluftpistole entfernt werden. Danach ist es ratsam, die Stellen mit lauwarmem Wasser zu waschen.
Bild 2: Entstaubungsprozess von 3D-gedruckten Teilen mit SLS-Technologie. Quelle: Filament2print.
Zu diesem Zeitpunkt wären die Stücke bereit zum Färben. Dazu sind die folgenden Schritte erforderlich:
1. Auswahl des Farbstoffs
Der Benutzer muss darauf achten, dass der gewählte Farbstoff für synthetische Materialien wie Nylon geeignet ist. Bei der Verwendung eines Farbstoffs für Naturfasern ist es sehr wahrscheinlich, dass die gewünschten Ergebnisse nicht erzielt werden.
Wir von Filament2print empfehlen RIT-Farbstoffe, mit denen wir seit Jahren mit hervorragenden Ergebnissen arbeiten. Außerdem verfügen sie über eine breite Farbpalette und ermöglichen es sogar, mehrere Farben zu mischen, so dass individuelle Farbtöne erzielt werden können.
Bild 3: RIT-Farbstoffpalette. Quelle: Filament2print.
2. Verdünnen Sie den Farbstoff
Nach der Auswahl der Farbe muss der Benutzer das Wasser und die Farbstofflösung vorbereiten. Ein Verhältnis, das in der Regel zu guten Ergebnissen führt, wäre 5:1. Es ist zu beachten, dass der Anteil dieser Lösung einen direkten Einfluss auf das erzielte Ergebnis hat. Ist ein stärker gesättigter Farbton erwünscht, sollte der Wasseranteil reduziert werden, ist ein weniger gesättigter Farbton erwünscht, kann das Verhältnis von Wasser zu Farbstoff erhöht werden.
Andererseits ist es sehr wichtig, die Flüssigkeitsmenge zu berechnen, die benötigt wird, um das Stück vollständig unterzutauchen.
3. Erhitzen der Lösung
Der nächste Schritt besteht darin, die Lösung zu erhitzen. Auch die Temperatur ist ein entscheidender Faktor für das Finish der getönten Teile. Dieser Parameter hängt stark von der verwendeten Farbe ab, aber man kann sagen, dass er bei 60-80 ºC liegen sollte. Unter 60 ºC kann der Farbstoff nicht gut in das Stück eindringen und über 80 ºC kann das Stück verformt werden.
Daher empfiehlt es sich, einen isolierbaren Behälter zu verwenden, damit die Wärme nicht so leicht entweicht und während des gesamten Prozesses erhalten bleibt.
4. Einsetzen der Teile
Sobald die Lösung die richtige Temperatur erreicht hat, können die 3D-gedruckten Teile in den Behälter mit der Farbstofflösung gelegt werden.
Bild 4: Einbringen der 3D-gedruckten Teile in die Färbelösung. Quelle: Filament2print.
Die Teile müssen vollständig untergetaucht sein, und der Benutzer muss darauf achten, dass sie nicht aufschwimmen, da dies bedeuten würde, dass ein Teil des Teils die Farbe nicht richtig aufnimmt, was zu einer ungleichmäßigen Färbung führen würde. Das gleiche Problem tritt auf, wenn mehrere Teile gleichzeitig gefärbt werden und sich gegenseitig berühren.
5. Färbezeit
Die Färbezeit kann je nach gewünschter Farbe und Sättigung variieren. Es ist ratsam, die Stücke von Zeit zu Zeit zu entfernen, um die Entwicklung der Färbung zu beobachten, und sie endgültig zu entfernen, wenn das gewünschte Finish erreicht ist.
Je länger das Stück in der Lösung verbleibt, desto dunkler wird die endgültige Farbe sein. Unten sehen Sie, wie je nach Färbezeit ein helleres oder dunkleres Finish erzielt wird.
Bild 5: Farbe in Abhängigkeit von der Färbezeit. Quelle: Filament2print.
6. Reinigung
Sobald die Stücke aus der Lösung genommen wurden, sollten sie unter fließendem Wasser abgespült werden, um überschüssigen Farbstoff zu entfernen. Legen Sie die Teile dann auf ein Papiertuch und lassen Sie sie ein paar Minuten lang trocknen.
Wenn der Färbeprozess korrekt durchgeführt wurde, erhält der Benutzer schließlich gleichmäßig gefärbte Teile. Es ist zu berücksichtigen, dass sowohl der Anteil des Farbstoffs als auch die Temperatur und die Färbezeit einen direkten Einfluss auf das Finish der Stücke haben. Es wird daher empfohlen, Tests durchzuführen, bis das gewünschte Ergebnis erreicht ist.
Dank der synthetischen Farbstoffe ist es zweifellos möglich, eine Vielzahl individueller Oberflächen für 3D-gedruckte Teile aus Polyamid zu erhalten, was den Unternehmen eine große Designfreiheit und die Möglichkeit bietet, ihre Teile zu personalisieren und sie von anderen zu unterscheiden.
