Сегодня мы поговорим о такой интересной теме, как печать нейлоном. 

Кому эта тема будет интересна: любому, кто занимается техническим творчеством и собирает механические устройства, где требуются шестерёнчатые передачи с повышенной стойкостью к износу, так как нейлон весьма устойчив к трению.

Всем, кто занимался или занимается 3D-печатью, известно, насколько это неоднозначная тема, овеянная «мифами и легендами», в рамках которой найдутся весьма странные подходы. С одной стороны, автор каждого утверждает, что именно его подход единственно верный, а с другой — производители прутка продолжают тиражировать стандартные фразы, даже не вникая в тонкости.

В итоге создаётся вакуум информации, где любой, кому потребуется такая печать, сталкивается с массой технических проблем, а зачастую даже и забрасывает эту тему, не в состоянии продраться через все эти дебри… 

Научиться печатать таким капризным материалом, как нейлон, весьма ценно, так как это открывает большие возможности, например, по созданию механической части самодельных робототехнических устройств. 

Чтобы не быть голословным, ниже я провёл ряд своих экспериментов, результаты которых, думаю, будут полезны для заинтересовавшихся... 

Так как на досуге я достаточно много занимаюсь самодельной робототехникой, то в один прекрасный момент, передо мной в полный рост встала проблема создания устойчивых к трению передач, срок службы которых (желательно) превышал бы пару часов :-) 

Потому что, если ты делаешь не «демонстратор технологий на побаловаться один вечер», а вполне себе утилитарное устройство, то требования к качеству существенно возрастают...

В своё время я провёл достаточно много вечеров, пытаясь разобраться в вопросе, из какого материала лучше всего печатать, а также просмотрев просто бесчисленное количество обзоров с реальным опытом людей, которые печатали из разных материалов практические устройства и (что наиболее интересно) рассказывали, сколько потом эти механические передачи в устройствах прожили.

В итоге у меня получилось следующая картина, описанная ниже.

Сначала мы рассмотрим варианты печати, не связанные с нейлоном, а потом перейдём к нему.

Я не претендую на «истину в последней инстанции», поэтому, если у вас есть что добавить или исправить, буду рад!

Фотополимерная печать

Здесь всё достаточно коротко и интегральное мнение будет таким: несмотря на кричащие названия доступных пластиков, например, такие как «Nylon-Like», «ABS-Like», всё это ещё очень далеко как от нейлона, так и от ABS-а. 

Единственными очевидными плюсами фотополимерной печати являются высокое разрешение и возможность напечатать большую партию шестерней за один раз, за одно и то же время. На этом плюсы заканчиваются, так как из широко доступных и возможных к приобретению смол чего-то равного по свойствам нейлону пока не наблюдается. 

Тем не менее, если исхо��ить из компромиссов, то фотополимерные смолы вполне годятся для кратковременной работы, даже под нагрузкой. 

Скажем, приходилось видеть конкретный пример удачного использования смолы: распечатка изношенной шестерни для аккумуляторного шуруповёрта. 

Как заявляет автор этого эксперимента, благодаря отсутствию усадки работать со смолой оказалось очень удобно, и изготовленная шестерня села на своё место «как родная». 

Дальнейший опыт эксплуатации также оказался успешным: шестерня прослужила в шуруповёрте более года без какого-либо явного износа (по крайней мере, наблюдающегося как изменение качества работы шуруповёрта). 

После года автор эксперимента перестал отслеживать состояние шестерни, и дальнейшие данные отсутствуют... 

Это не единственный возможный вариант применения фотополимерной смолы: приходилось видеть также успешную работу распечаток в редукторах запчастей автомобилей.

Таким образом, можно сделать вывод, что, с оглядкой, это тоже применимо...

FDM-печать

Несмотря на довольно большой выбор разнообразных пластиков, вплоть до экзотичных с наполнителями, рядовой пользователь обычно ограничен набором из трёх наиболее распространённых: ABS, PETG, PLA.

При этом сложилось впечатление, что большинство экспериментаторов выбирает для механических передач ABS или PLA ввиду их большей жёсткости по сравнению с PETG. 

Эксперименты говорят о том, что для кратковременно работающих устройств, даже с небольшой нагрузкой, ABS хорошо себя показывает, несмотря на то, что традиционно его называют материалом с большим трением, не предназначенным для этой задачи.

Впрочем, в этом нет ничего удивительного: в технике часто применяются компромиссы. Взять тот же двигатель электростеклоподъёмников авто — он достаточно мощный, несмотря на то, что в характеристиках этого узла прямо написано, что он предназначен только для кратковременной работы под нагрузкой.

Тем не менее, приходилось видеть успешное применение ABS для этой цели, например, для разнообразных шестеренчатых передач редукторов авто — например, для редуктора заслонки печки. 

Там автор описывал, что несмотря на такой неподходящий материал, как ABS, у него эта шестерня прожила около года, после чего пришлось её снова менять. Он радуется, что, учитывая дешевизну и доступность материала, такая относительно частая смена для него не является проблемой.

В целом, вырисовывается общая рекомендация к шестерням такого типа: нагрузка максимум средняя (конкретных цифр нет, надо в каждом конкретном случае экспериментировать и пробовать), желательна кратковременная работа, тепловая нагруженность желательно средняя или ниже, чтобы избежать деформации. Также желательно шестерни делать крупными, так как мелкие зубцы шестерней из такого материала будут очень быстро стачиваться.

Ещё одной доступной альтернативой является PLA, но возможности его ещё меньше из-за слабой температурной устойчивости: по опыту экспериментаторов, печатавших механические передачи, он начинает плыть уже при 50°С. 

Тем не менее, если нагрузка кратковременная, а температурная нагруженность слабая, пластик вполне интересен: несмотря на то, что ABS более скользкий, чем PLA (примерно на 15–20%), PLA, в свою очередь, на те же 15–20% более жёсткий, чем ABS. Таким образом, для кратковременных или малых нагрузок PLA — лучший выбор, так как он гораздо меньше будет деформироваться под нагрузкой, причём это особенно касается шестерней с относительно мелкими зубцами.

Тем не менее, надо понимать, что это всё «костыли и баловство», так как если нужен серьёзный результат, то вынужденно придётся перейти к более серьёзному подходу... 

И одним из таких более серьёзных вариантов является печать нейлоном.

В самом начале я уже говорил, что печать нейлоном окружена кучей мифов и «танцев с бубном». 

Для тех, кто ещё до этого не сталкивался, то вкратце скажу, что основная проблема с нейлоном заключается в том, что он имеет весьма большую усадку в момент перехода из жидкого состояния в твёрдое.

На практике это означает, что как только намазанный слой начинает застывать, возникают мощные силы, сжимающие слой в размерах, в результате чего он стремится оторваться от поверхности.

С этим борются с переменным успехом, приобретая разнообразные мифические «мегаклеи» за 100500 денег для намазывания печатного столика принтера, и успешные варианты «передаются из уст в уста, от отца к сыну, о них слагаются песни и легенды...» :-D

Причём каждый печатник хвалит свой клей, и единства нет, что ещё больше усложняет всё...

Кроме этого, нейлон достаточно гигроскопичен, за счёт чего вбирает влагу из воздуха, что при печати вызывает пузырение, матовость слоя, и в результате плохую «слипаемость» слоёв друг с другом (более профессионально говорят «спекаемость» слоёв — «слипаемость» я сказал, чтобы была более понятна суть процесса для тех, кто не сталкивался с 3D-печатью). 

С этим негативным фактором тоже стараются бороться с помощью многочасового просушивания катушки с прутком при высокой температуре — как в специальной сушилке, так и в не особо предназначенных для этого местах — например, в кухонной духовке.

Ознакомившись со всем этим, я понял, что это всё чересчур муторно и нужно поступить как-то проще: у меня банально нет желания тратить 100500 денег на каждый из 100500 вариантов клея, где на опробование каждого потребуется ещё 100500 времени...

Поэтому я решил разработать свой путь, максимально простой и эффективный, с использованием обычного канцелярского клеевого карандаша для намазывания печатного стола.

Также я решил полностью отказаться от сушки: во-первых, опять же, это муторно, во-вторых, в моём случае не имеет смысла: я печатаю на открытом балконе, где катушка висит, подверженная всем ветрам. 

Да, можно установить специальную сушилку для катушки и печатать прямо из неё, но, опять же, я просто не хочу настолько заморачиваться...

Маленький спойлер: в итоге у меня всё успешно получилось, и подробное описание этого будет ниже.

В качестве основы для экспериментов я взял вот такой нейлон.

А в качестве модели для печати построил небольшую шестерёнку для надевания на вал микродвигателя с металлическим редукторо�� типа N20, а также небольшую резьбовую рейку (на эвольвенты и прочие премудрости построения шестерённой передачи пока закрыли глаза — для нас главное — сама суть эксперимента, поработать с материалом).

Естественно, что с первого раза у меня ничего не получилось! :-) И даже со второго! И даже с третьего! :-)))

Что подразумевается под словами «ничего не получилось»: просто-напросто распечатка стала отклеиваться от стола уже на первом слое, а где-то на втором-третьем отклеилась полностью и стала «таскаться» за печатающей головкой...

В ходе трёх первых экспериментов варьировалось только то, на каком слое отклеится распечатка, но то, что она отклеится, это 100%. 

Наблюдая за ходом экспериментов, я понял, что делаю кардинально что-то не так, и начал разбираться, что именно...

После долгого анализа, я наткнулся вот на это видео, которое основательно поставило мне мозги на место: проблема была в том, что я «жадничал»! 

А именно: я пытался печатать быстро, так же как привык это делать на других пластиках, намазывая толстым слоем!

Но на нейлоне это не работает: чем более толстый слой и чем быстрее мы мажем, тем сильнее отрывает модель от стола!

Соответственно, что? Верно: нужно мазать как можно медленнее и тонким слоем! Таким образом мы сведём к минимуму воздействие отрывающих сил.

То есть, как было бы в предыдущем случае, если бы мы мазали быстро и толстым слоем: ещё не успел схватиться предыдущий слой, а мы сверху уже нанесли следующий!

Потом эти два слоя (или n-слоёв, если мажем быстро) начинают схватываться практически одновременно, многократно усиливая отрывающие силы!

Таким образом, чтобы уменьшить отрывающие силы, я установил в слайсере минимально возможную толщину слоя в 0,08 мм. 

Кроме того, чтобы ещё больше улучшить удерживаемость модели на столе, я сделал трёхслойную подложку с каймой. 

Также, чтобы улучшить спекаемость слоёв, полностью отключил обдув и уменьшил скорость движения печатной головки до 25 мм/с.

Что же касается предварительной сушки, то я решил рискнуть от неё полностью отказаться и рассудил так: скорость маленькая, слой тонкий — по идее, спекание должно быть отличным и отсутствие сушки не должно повредить.

Результаты показали, что я был абсолютно прав: слои отлично спеклись между собой, коробление полностью отсутствует, равно как и отрывание от печатного стола (намного ниже, в другом тесте, я ещё покажу фото, как выглядит это отрывание от стола):

Про спекание слоёв я упомянул специально, так как при первых экспериментах, помимо отрывания модели от печатного стола, я наблюдал ещё и расслоение её при минимальных нагрузках — неудивительно, ведь я при первых экспериментах, не зная всех нюансов, пытался печатать на 450 мм/с (обычная моя скорость).

Модель получилась глянцевой, блестящей, отлично спёкшейся:

Температура стола при печати составила 100°С, а температура головки 260°С. 

Зазор между моделью и подложкой оставил стандартным, равным 0,1 мм, в результате чего модель легко отделилась от подложки, буквально одним щелчком. 

Повторюсь: никаких спецклеев не использовалось, вместо этого стол был намазан обычным канцелярским карандашом с клеем ПВА. 

Печать велась на открытом балконе, при температуре окружающего воздуха в районе 4°С, пруток не просушивался вообще — несмотря на это, логика действий продемонстрировала отличный результат! 

Печатная камера была полностью закрытая, так как использовался принтер Creality  K1C:

Этот свой первый эксперимент я провёл достаточно давно, и написал о нём на одном из ресурсов 3D-печатников, в результате чего достаточно большое количество людей пошло по этому же пути (так как, по сути, я им предоставил достаточно ясный мануал, которого до сих пор не было), они стали получать стабильно отличный результат, о чём и стали с радостью отписываться. Приятно, чёрт побери...:-)

Но, ещё тогда у меня было такое чувство, что потенциал печати нейлоном я не задействую до конца: по ощущениям, скорость можно было увеличивать, так как печать на скорости 25 мм в секунду заняла что-то в районе 20 минут (боюсь соврать, время примерное, так как это было довольно давно). 

Причём это маленькая шестерёнка! А что, если, требуется распечатать нечто большое? Уже проблема, это займёт много времени... 

Поэтому я провёл ряд тестов, где наращивал скорость печати с постепенным увеличением обдува, так как было выявлено (и это можно видеть на картинке ниже), что уже на скорости в 30 мм/с без обдува начинается отрыв модели от стола и коробление (картинка ниже кликабельна):

Впрочем, включение обдува и усиление его (с увеличением скорости) полностью решает проблему...

Среднее время печати при каждом эксперименте составило в районе 12 минут (что уже гораздо быстрее, чем время при первоначальном эксперименте на скорости в 25 мм/с).

При этом надо отметить, что тест можно считать весьма жёстким: обе детали очень маленькие, соответственно, печатная головка очень часто возвращается на прежнее место, где ещё не так хорошо успел остыть предыдущий слой. 

Таким образом, можно ожидать, что, если ваши печатаемые детали будут большего размера, чем у меня, то каких-либо проблем при печати таким слоем, по идее, не должно возникнуть (но, естественно, это пока предположение и требуются тесты).

Как вы можете видеть на картинке выше, я специально положил зубчатую рейку на бок, так как в остальном её геометрия хороша, и нас интересует только то место, где она была приклеена к подложке. Это показательный момент: если наблюдается отрыв, то из прямой рейка всё больше начинает превращаться в параболу.

Некоторые фото промеров деталей, чтобы был понятен их размер: 

При этом, как можно видеть, при больших скоростях уже начинается изгиб и отрыв от стола. 

А вот так выглядит отрыв, если смотреть на него с торца печатного стола (видно, что модель начинает отрывать по всему периметру, где-то больше, где-то меньше):

Ну и небольшой таймлапс одного из тестов. Думаю, будет интересно, как оно в среднем выглядело:

Таким образом, подытоживая всё вышесказанное, можно сделать вывод, что:

• печать нейлоном вполне реальна;

• она возможна в широком диапазоне скоростей;

• при этом самые маленькие детали требуют тонкого слоя (подозреваю, что большие детали могут стерпеть и более толстые слои, наносимые за один раз, например, в 0,2 мм);

• сушка прутка не так принципиальна, как о ней говорят (по крайней мере, при печати тонкими слоями);

• для намазывания печатного стола годится даже обычный канцелярский клеевой карандаш с клеем ПВА.

Какую-то универсальную формулу для вычисления требуемой скорости или толщины слоя по площади (для удобства ввода настроек при последующих распечатках других 3D-моделей) наверное, вывести будет затруднительно, и она будет не совсем корректна. Но, по крайней мере, надеюсь, что приведённые выше эмпирические данные помогут желающим пройти по «нелёгкой нейлоновой тропе» :-)

© 2025 ООО «МТ ФИНАНС»