PA6 vs. PA12: Nylon-Filamentfamilien im Vergleich

Zwei Polyamide, eine gemeinsame Schwäche in unterschiedlichem Ausmaß

PA6 und PA12 gehören beide zur Familie der Polyamide, die die Prusa Knowledge Base als sehr abriebfest beschreibt, mit ausgezeichneter Schichthaftung, hoher Schmelztemperatur und niedrigem Reibungskoeffizienten. Prusa bezeichnet Nylon außerdem als sehr schwer zu drucken und empfiehlt es nur erfahrenen Anwendern. Diese allgemeine Übersicht bescheinigt nicht die Eigenschaften jeder PA6- oder PA12-Sorte.

Der entscheidende Unterschied ist Wasser. Laut Prusa ist Polyamid hygroskopisch und muss luftdicht mit Trockenmittel aufbewahrt werden, da es bei unsachgemäßer Lagerung bis zu 10 % seines Gewichts aufnehmen kann. Diese Warnung gilt für Nylon allgemein, ohne PA6 von PA12 zu unterscheiden. Polymakers PA12-CF-Datenblatt stellt dagegen die geringe Feuchteempfindlichkeit von PA12 als Hauptgrund für die Wahl dieser Sorte in den Vordergrund.

Die allgemeine Materialseite zu Nylon behandelt die gesamte Familie. Der Blickwinkel hier ist enger: was die Datenblätter über die Feuchtigkeitsaufnahme und über die Eigenschaften vor und nach Wasserkontakt sagen und vor allem, unter welchen Bedingungen diese Zahlen entstanden sind. Feuchtes Filament bildet Blasen, und Prusa bringt das direkt mit ungleichmäßigen Schichten und einer rauen Oberfläche in Verbindung.

Was die Datenblätter über die Feuchtigkeitsaufnahme sagen

Das Datenblatt von Fiberon PA12-CF 10 veröffentlicht eine Aufnahmekurve mit der Angabe 23 °C und 70 % relativer Luftfeuchte und nennt eine Gleichgewichts-Wasseraufnahme von 1.5 %. Diese Bedingung an Luft unterscheidet sich von den Eintauchverfahren, die für die unten aufgeführten mechanischen Prüfungen verwendet wurden. Das Datenblatt stellt sie nicht als Simulation eines Werkstattteils dar und liefert keine mechanischen Eigenschaften nach dieser speziellen Konditionierung.

Dasselbe Datenblatt gibt an, dass die für die mechanische Prüfung verwendeten nassen Prüfkörper 48 Stunden in Wasser von 60 °C getaucht wurden und einen durchschnittlichen Feuchtigkeitsgehalt von 2.92 % erreichten. Dieses Protokoll beschreibt die Nasskonditionierung für die mechanischen Prüfungen dieses Datenblatts; es ist nicht dieselbe Bedingung wie das Gleichgewicht an Luft bei 23 °C und 70 % rel. Luftfeuchte, und das Datenblatt stellt es nicht als ungünstigsten Fall im Einsatz dar. Polymakers PA12-CF-Dokument verwendet wiederum ein anderes Protokoll: 3 Tage Eintauchen in Wasser bei Raumtemperatur, ohne Angabe des Feuchtigkeitsgehalts.

Auf der PA6-Seite veröffentlicht keine der vorliegenden Quellen eine Kurve oder einen Aufnahmeprozentsatz. Das Polymaker-Dokument gibt an, dass die Aufnahme seines PA12-CF im Vergleich zu PolyMide PA6-CF und anderen PA6-Produkten auf dem Markt die niedrigste ist. Das ist eine Herstelleraussage über die eigenen Produkte, keine unabhängige Messung. Die praktische Regel ist für beide Familien dieselbe: trocken lagern, wie im Ratgeber zu Filamenttrocknern beschrieben.

Trockene und nasse Eigenschaften: zuerst die Prüfbedingungen lesen

Das Datenblatt von Fiberon PA12-CF10 veröffentlicht trockene und nasse Werte nach denselben Normen, ISO 527 für Zug, ISO 178 für Biegung und ISO 179 für Charpy-Schlag, an Prüfkörpern, die 16 Stunden bei 100 °C getempert wurden. In der XY-Ebene nennt es 77.4 MPa Zugfestigkeit trocken gegenüber 71.7 MPa nass. Entlang Z sinkt die Zugfestigkeit von 52.2 auf 42.1 MPa. Die XY-Biegefestigkeit geht von 112.4 auf 91.8 MPa. Der XY-Elastizitätsmodul sinkt leicht von 3311 auf 3132 MPa.

Die ungekerbte XY-Charpy-Schlagzähigkeit bewegt sich in die andere Richtung, von 33.7 auf 41.2 kJ/m², während der Modul sinkt; das Datenblatt veröffentlicht diese Werte, ohne die Ursache zu erklären. Diese Werte lassen sich miteinander vergleichen, weil das Protokoll in beiden Spalten identisch ist. Polymakers PA12-CF-Dokument zeigt ein Diagramm trocken gegenüber nass für PA6-CF und PA12-CF, mit dem Hinweis, dass ein mit Sternchen markierter Wert beim maximalen Verfahrweg der Prüfmaschine erfasst wurde, weil der Prüfkörper weder brach noch nachgab.

Was Sie nicht tun können, ist, die Werte von Fiberon mit denen von Polymaker zu vergleichen. Die Befeuchtungsprotokolle unterscheiden sich: 48 Stunden bei 60 °C auf der einen Seite und 3 Tage bei Raumtemperatur auf der anderen. Fiberon veröffentlicht eine Temperung von 16 Stunden bei 100 °C für seine Prüfkörper, während Polymakers Vergleichsdiagramm diesen Parameter nicht angibt, sodass die Protokolle nicht vollständig vergleichbar sind. Das Fiberon-Datenblatt gibt zudem an, dass seine typischen Werte nur der Referenz und dem Vergleich dienen, nicht als Konstruktionsvorgabe, und das PolyMide-Dokument bezeichnet sich selbst als grundlegende Richtlinien. Kohlefasersorten werden auf der Seite zu kohlefaserverstärktem Nylon ausführlicher behandelt.

Temperaturen, Druckbett und Gehäuse: zwei verschiedene Druckprofile

Die Prusa Knowledge Base, die Polyamid allgemein behandelt, empfiehlt eine Düse mit 285 °C, ein Druckbett mit 110 °C und für die Haftung die eigene PA-Nylon-Platte. Sie ergänzt, dass reines Nylon zu Warping neigt und dass eine hohe Umgebungstemperatur, also ein Gehäuse, sehr hilft. Prusa merkt an, dass kohlefasergefüllte Polyamide wie sein PA11 Carbon Fiber deutlich weniger zum Verziehen neigen und ohne Gehäuse gedruckt werden können.

Die PA12-CF-Datenblätter weisen in dieselbe Richtung, allerdings mit Einstellungen, die sich stark von reinem Nylon unterscheiden. Polymaker nennt eine Düse von 260 bis 300 °C, ein Druckbett von 25 bis 50 °C, das nicht überschritten werden darf, eine ebenfalls auf 50 °C begrenzte Kammer, eine Druckgeschwindigkeit von 30 bis 60 mm/s und ausgeschalteten Bauteillüfter. Fiberon PA12-CF10 nennt 280 bis 300 °C an der Düse, ein Druckbett von 40 bis 50 °C, eine Kammer bei Raumtemperatur und ausgeschalteten Lüfter.

Der Unterschied beim Druckbett ist auffällig: 110 °C bei Prusa für generisches Nylon gegenüber einer Obergrenze von 50 °C für diese PA12-Kohlefasersorten. Das PolyMide-Dokument erklärt, dass seine Warp-Free-Technologie auf einer feinen Steuerung der Mikrostruktur und des Kristallisationsverhaltens von Nylon beruht; das Fiberon-Datenblatt sagt nur, dass Kohlefaserverstärkung und Warp-free-Technologie die Maßhaltigkeit der Drucke verbessern. Übertragen Sie kein Profil vom einen auf das andere. Wenn Sie PA6 oder ein ungefülltes Nylon drucken, erklärt die Seite zu Gehäusen für 3D-Drucker, warum die Umgebungstemperatur so wichtig ist.

Trocknung, Lagerung, Düse und Tempern: die veröffentlichten Protokolle

In den Quellen tauchen drei Trocknungsprotokolle auf, und sie sind nicht austauschbar. Prusa rät für Polyamid allgemein zu mindestens 4 Stunden bei einer Temperatur unter 90 °C. Polymaker gibt für ein PA12-CF, das Feuchtigkeit aufgenommen hat, 12 Stunden bei 80 °C im Umluftofen an und ergänzt, dass das Filament mit dem richtigen Feuchtigkeitsgehalt ausgeliefert wird und dass ein extrem trockenes Filament die Verarbeitbarkeit ebenfalls beeinträchtigen kann. Fiberon empfiehlt 10 Stunden bei 100 °C und Lagerung unter 20 % relativer Luftfeuchte.

Ein geeigneter Trockner hilft, die für die genaue Sorte angegebene Zeit und Temperatur einzuhalten. Der Ratgeber zu Filamenttrocknern unterscheidet diese Einstellungen von Luftfeuchtigkeitsanzeigen: Eine Messung der trockenen Luft in einer Box misst nicht den Wassergehalt im Filament. Suchen Sie das Protokoll für Ihre tatsächliche Spule und prüfen Sie, ob der Trockner es einhalten kann.

Beide PA12-CF-Datenblätter heben die Düse hervor. Polymaker gibt an, dass sein PA12-CF 10 Gew.-% geschnittene Kohlefaser enthält und eine Messingdüse nach einigen hundert Gramm beschädigen kann. Fiberon ist genauer und beziffert die Lebensdauer einer Messingdüse mit seinem PA12-CF10 auf etwa 9 Stunden. Schließlich empfehlen beide Datenblätter das Tempern, um die veröffentlichten Eigenschaften zu erreichen: 6 Stunden bei 80 °C bei Polymaker, wobei die Zugfestigkeit von 43.55 auf 71.63 MPa steigt, und 16 Stunden bei 100 °C bei Fiberon. Der Düsen-Ratgeber behandelt abriebfeste Optionen.

Welche Familie zu Ihrem Bauteil passt

Bei einer Steifigkeitsanforderung nach Wasserkontakt sollten Sie die veröffentlichten Vergleiche prüfen, bevor Sie eine Sorte wählen. Polymaker bezeichnet die Veränderungen seines PA12-CF gegenüber PA6-CF nach 3 Tagen Eintauchen als minimal. Fiberon misst 1.5 % Gleichgewichtsaufnahme bei 23 °C und 70 % rel. Luftfeuchte, ohne mechanische Prüfung unter dieser Bedingung; seine nassen mechanischen Werte nach 48 Stunden bei 60 °C sinken, darunter von 77.4 auf 71.7 MPa bei der XY-Zugfestigkeit und von 52.2 auf 42.1 MPa entlang Z. Fiberon beansprucht für sein Produkt eine geringere Feuchteempfindlichkeit als PA6/PA66. Diese Ergebnisse betreffen die genannten Kohlefasersorten und Protokolle; sie sagen weder die Steifigkeit eines realen Bauteils noch die jedes ungefüllten PA6 oder PA12 voraus.

Wenn Sie auf trockene Werte setzen und die Lagerung im Griff haben, kann PA6 ein Kandidat bleiben, doch die vorliegenden Quellen enthalten kein vollständiges PA6-Datenblatt, um einen solchen Vorteil zu beziffern. Das Diagramm von Polymaker deutet für PA6-CF auf einen größeren Abstand zwischen trocken und nass hin, ohne detailliertes Protokoll. Betrachten Sie das als Tendenz, nicht als vergleichbare Messung.

In beiden Fällen sind laut den Datenblättern drei Punkte nicht verhandelbar: Filament nach dem Protokoll des Herstellers getrocknet, eine abriebfeste Düse für jede Kohlefasersorte und Tempern, wenn das Datenblatt es verlangt. Keine der Quellen garantiert das Verhalten in einer kritischen Anwendung, und jeder Hersteller überträgt die Verantwortung für die Validierung des Bauteils dem Anwender.

Quellen und Grenzen

• Prusa — Polyamid (Nylon)
• Polymaker PolyMide PA12-CF — PIS V1
• Polymaker Fiberon PA12-CF10 — TDS V1.1

Wir ordnen Hersteller- und Community-Dokumentation; diese Produkte haben wir nicht selbst gemessen. Das Handbuch Ihres genauen Modells hat Vorrang vor allgemeinen Hinweisen.