PA CF — инженерный нейлон с углеволокном

PA CF — материал, который чаще всего выбирают для по-настоящему нагруженных деталей: кронштейнов у двигателя, шестерён, оснастки. Он прощает меньше ошибок, чем PETG, но и даёт больше. Главное — сухая нить и тёплая камера.

Полиамид (нейлон) сам по себе вязкий, износостойкий и химически стойкий пластик — подробно о нём в статье о полиамиде. Его слабые места — заметная гибкость, усадка и сильная тяга к влаге. Короткие углеродные волокна закрывают первые два недостатка: деталь становится жёсткой, стабильной по размерам и держит форму под нагрузкой при температурах, на которых PETG и ABS уже ползут. Третий недостаток — влага — остаётся, и именно с ним связана большая часть неудач.

Что даёт углеволокно полиамиду

Жёсткость. Чистый PA-6 гнётся заметно; PA CF ведёт себя как твёрдый технический пластик.
Теплостойкость под нагрузкой. По данным производителей PA-CF, температура тепловой деформации у многих марок заметно выше, чем у ABS, — ориентировочно 100–150 °C и выше в зависимости от марки, сушки и отжига.
Стабильность размеров. Волокна снижают усадку, детали меньше коробятся и точнее садятся в размер.
Износостойкость и скольжение. Полиамидная основа хорошо работает в трущихся парах: втулки, ролики, шестерни.

Цена этих свойств — меньшая ударная вязкость, чем у чистого полиамида, высокая температура печати и обязательное стальное сопло. Если деталь должна гнуться и пружинить, а не держать форму, выбирайте PA-6 без наполнителя.

Полиамидные композиты НИТ

Рекомендации НИТ
Материал	Сопло	Стол	Обдув	Откат	Мин. сопло	Расход, мм³/с
PA-6 CF10	280–300 °C	100–110 °C	0, камера	1,2 × 30	0,4 зак. сталь	10
PA-6 GF10	280–300 °C	100–110 °C	0, камера	1,2 × 30	0,4 зак. сталь	10
PA-6 SiO10	260–285 °C	100–110 °C	0, камера	0,8 × 35	0,4 зак. сталь	10
PA-612 CF15	270–295 °C	100–110 °C	0–20 %	1 × 35	0,6 зак. сталь	14
PA-612 GF20	275–300 °C	100–110 °C	0–20 %, камера	1,2 × 35	0,6 зак. сталь	12

Сушка у всех полиамидных композитов НИТ одинаковая и самая долгая в каталоге: 80–90 °C, 12–24 часа. Поток — 0,96–0,98 в зависимости от материала.

PA-6 или PA-612

PA-6 — самый распространённый полиамид: прочный, вязкий, доступный. Его недостаток — высокое влагопоглощение: на воздухе он набирает до нескольких процентов воды по массе, и свойства детали заметно меняются. PA-612 относится к «длинноцепным» полиамидам: в его молекуле меньше амидных групп на единицу длины, поэтому он впитывает заметно меньше влаги и стабильнее по размерам во влажной среде. Он дороже, но лучше подходит для деталей, которые работают на улице, во влажных помещениях или должны сохранять точные размеры.

Диаграмма влагопоглощения PETG, PA-612 и PA-6 — PA-6 впитывает заметно больше воды, чем PA-612, а PETG — лишь десятые доли процента. Значения ориентировочные.

Сушка — половина успеха

Влажный полиамид печатается плохо в любом исполнении, а композит особенно: вода закипает в сопле, на стенках появляются пузыри и шершавость, межслойная прочность падает, деталь становится хрупкой. Свежевскрытую катушку тоже стоит просушить — полиамид успевает набрать влагу за часы. Лучшая практика — печатать прямо из сушилки или герметичного бокса с осушителем, подавая нить через трубку.

Схема: сушка, печать из сушилки, закрытая камера, хранение в боксе — Полиамид сушат, печатают прямо из сушилки и хранят в боксе с силикагелем.

Что нужно принтеру

Цельнометаллический хотэнд до 300 °C. Хотэнды с тефлоновой трубкой до самого сопла не рассчитаны на такие температуры.
Закалённое сопло от 0,4 мм для PA-6 CF10 и от 0,6 мм для PA-612 CF15 и GF20. Латунь волокна быстро разобьют — см. типы сопел.
Закрытая камера. Полиамид садится сильнее PETG; без тёплого воздуха длинные детали отходят от стола и трескаются между слоями. Подробнее — закрытая камера.
Стол 100–110 °C и поверхность с хорошей адгезией: текстурированная PEI с тонким слоем клея-карандаша.

Порядок печати

Печать PA-6 CF10

Сушка. 80–90 °C, 12–24 часа; печатайте сразу из сушилки.
Прогрев. Стол 100–110 °C, камера закрыта, прогрев 10–15 минут.
Первый слой. Клей-карандаш на PEI, кайма 5–8 мм для длинных деталей, скорость первого слоя низкая.
Температура. Начните с 290 °C; при слабых слоях поднимайте к 300 °C.
Скорость. Ограничьте объёмный расход 10 мм³/с, обдув выключен.
Остывание. Дайте детали остыть в закрытой камере.

Отжиг и кондиционирование

Многие производители PA-CF рекомендуют отжиг: выдержку готовой детали в печи при температуре около 80–100 °C несколько часов. Он повышает кристалличность полиамида, снимает внутренние напряжения и поднимает теплостойкость. Режим зависит от марки, поэтому начинайте с пробной детали. Подробно о технике — в статье об отжиге.

Есть и обратный эффект. Напечатанная деталь из полиамида постепенно набирает влагу из воздуха: становится чуть менее жёсткой, но более вязкой и устойчивой к удару. Для шестерён и защёлок это скорее плюс, а для точных посадок важно помнить, что PA-6 немного «растёт» во влажной среде. PA-612 меняется меньше.

Где применять

Кронштейны и детали в моторном отсеке вдали от выхлопа.
Шестерни, ролики, втулки скольжения — подробнее в статье о печати шестерён.
Оснастка, кондукторы, захваты роботов и станков.
Детали дронов и RC-моделей, работающие на вибрацию.
Корпуса электроинструмента — для них часто выбирают GF-версию из-за лучшей электроизоляции.

Полиамидные композиты НИТ

Для нагруженных, тёплых и трущихся деталей.

Рекомендованные настройки НИТ: PA-6 CF10
Сопло, °С	280-300 °C
Стол, °С	100-110 °C
Охлаждение, %	0 (закрытая камера)
Откаты, мм х мм/с	1,2 х 30
Поток	0,96
Мин. сопло, мм	0,4 зак. сталь
Макс. объемный расход, мм³/с	10
Температура и время сушки, °С	80-90; 12-24 часов

PA CF и PA GF в каталоге НИТ — Наличие, вес катушек и рекомендованные режимы — в карточках.

Вопросы и ответы

Можно ли печатать PA CF без камеры?

Мелкие детали иногда получаются, но для стабильной межслойной прочности и без коробления нужна закрытая камера.

Сколько сушить полиамид?

По рекомендации НИТ — 80–90 °C 12–24 часа. Печатать лучше прямо из сушилки.

Чем PA-612 CF15 лучше PA-6 CF10?

Он меньше впитывает влагу, стабильнее по размерам и жёстче за счёт большего наполнения. Нужно сопло от 0,6 мм.

Почему деталь из PA CF ломается по слоям?

Чаще всего — влажная нить, холодная камера или слишком низкая температура сопла. Просушите катушку и поднимите температуру в пределах рекомендации.

Подойдёт ли PA CF для шестерён?

Да, это один из лучших FDM-материалов для шестерён и втулок: износостойкий и жёсткий.