Der kleine Filamenttest

Das Nylon+Kevlar und seine Klebbarkeit war jedenfalls inspirierend für den Nylon+Kohle Patienten.
Aufgrund der geringen Dichte des Eumaker Nylon+Kohle dürfte es sich bei diesem Nylon um ein Polyamid 12 handeln, das etwas andere Beständigkeiten aufweist als ein Polyamid 6.
Eine Recherche ergab z.B., dass die berühmte Ameisensäure Polyamid 12 nicht angreift. Also wurden Chemikalien gesucht, die Polyamid 12 anlösen.
Neben gefährlichen Dingen gibts da noch Zitronensäure und Jodtinktur. (Ja, echt)

Zitronensäure fand sich im Schrank, dient zum gelegentlichen Entkalken von Bad etc. Also ein Tiegel angerührt und 2 Stücke hineingelegt. Polyamid 12 ist gegen Zitronensäure bedingt beständig, nach Minuten kein Unterschied zu sehen, nach 3 Stunden vielleicht mit Fantasie und Vorfreude eine etwas rauhere Oberfläche. Nylon hat einen gewissen Abperleffekt auf Wasser, der schien vor und nach der Behandlung gleich.

Loctite dran, über Nacht trocknen, dann der große Moment: Beim Zugtest riss das Nylonteil, die Klebung hielt. Und Nylon zu zerreissen ist nicht gerade leicht

Das Ganze wird demnächst mit Jodtinktur versucht. Gegen diese ist Polyamid 12 noch weniger beständig, damit lässt sich die Sache vielleicht beschleunigen.
Was genau passiert, ob die Nylonoberfläche dadurch aktiviert wird, wie man liest, oder ob die Kohle im Filament freigelegt und verklebt werden kann, mögen Kundigere entscheiden.
Jedenfalls scheint der Nylon+Kohle Flieger ein Stück näher gerückt


Grüße
Andi

Naitsabes schrieb:

Loctite dran, über Nacht trocknen, dann der große Moment: Beim Zugtest riss das Nylonteil, die Klebung hielt. Und Nylon zu zerreissen ist nicht gerade leicht

Grüße
Andi

Zum Vergrößern anklicken....

@Andi: Welches Loctite?

@Torti: Danke für die informativen Bilder.

Robert

Einmal Loctite (aus dem Baumarkt)





Und ein Foto des Nylon+Kevlar, verzogene Unterseite des Schwimmers




Tabellen zur Beständigkeit von Polyamiden: https://www.emsgrivory.com/fileadmin/ems-grivory/documents/brochures/Technisches_Merkblatt_Chemikalienbest%C3%A4ndigkeit_de.pdf
und https://www.rct-online.de/de/RctBestaendigkeitsliste/index/page/all

Gerade trocknen Nylon+Kohle Stücke, die einmal 10 Minuten, einmal 2 Stunden in Jodtinktur gebadet wurden. Dafür, dass alle Polyamide in Jodtinktur löslich sein sollen, war das Ergebnis nach 2 Stunden baden erstaunlich, nämlich nichts zu sehen. Ich mein, ich hab nicht erwartet, dass sich das Nylon unter Rauch und Gestank auflöst, aber so gar nix?
Na mal sehen.
Weitere Teile dürfen über Nacht in Zitronenwasser baden. Hoffe, dass wird eine saubere Klebung


Grüße
Andi

Die mit Jodtinktur behandelten Nylon+Carbon Teile fielen nach Abnehmen der Klemme auseinander, teilweise war der Klebstoff (über Nacht) nicht mal ausgehärtet.
Wie heißt es bei den Mythbusters: Das ist ein Resultat.

Eine zweite Klebung von mit Zitronensäure behandelten Teilen hielt wieder bestens. Wie gut, und welche Klebstoffe halten, wird eine Testreihe ans Licht bringen, Teile dafür drucken gerade.
Bei den über Nacht eingelegten Teilen war nach 12 Stunden keine Veränderung sichtbar. Hält man die Teile unter Wasser, schüttelt sie danach leicht, so müssten Wassertropfen, wäre die Oberfläche leicht angegriffen und somit besser benetzbar, an der behandelten Stelle besser haften. Der Unterschied ist, wenn überhaupt, nur ganz minimal.
Jedenfalls weichen jetzt auch Teile aus purem, ungefüllten Polyamid 12 in Zitronensäure. Bin gespannt, ob das auch klebbar wird.

Grüße
Andi

Fotos des Flügelsegments/Randbogen aus PETG+Kevlar:







Leider ist ein direkter Gewichtsvergleich mit dem aus PETG+Kohle gedruckten Teil nicht möglich, weil ich aus dem Sammelsurium meiner Zeichnungen eine mit anderem Innenleben erwischt habe, zudem ist das Teil nicht so hoch.
Das Gewicht ist allerdings interessant: Errechnet wurden ~26 Gramm, gewogen ganze 18,5 Gramm. Das ergäbe eine Dichte von sage und schreibe etwas über 0,7.
Dieses Teil wurde mit 260° gedruckt, um 7° mehr als die ersten Versuche, wo sich eine Dichte von ~ 1 ergab.
Scheint einen riesigen Unterschied zu machen, und ist wert näher untersucht zu werden: Ändert sich die Dichte mit der Drucktemperatur, und wie ändert sich die Stabilität?
Die Rechnung dürfte soweit stimmen, das Teil schwimmt sehr gut im Wasser, noch besser als das Nylon+Carbon mit Dichte ~0,8.

Ansonsten völlig verzugsfrei, Oberfläche leicht rauh. Vielleicht einen Tick weniger steif als PETG+Kohle, aber ausreichend. Das Material ist durchscheinend, ein Flügel würde sein Innenleben durchschimmern lassen, wie in den Zeiten von Balsa+Papier


Grüße
Andi

Hab jetzt 3 Dreiecke aus dem PETG+Kevlar gedruckt, mit 250°, 253°, und 260°. Die errechnete Dichte immer so bei ungefähr 0,73, also passend zum Randbogen. Bei den kleinen Teilen sind Messfehler größer, jedenfalls ging kein Teil in Richtung 1, die Dichte die das Schwimmersegment hatte.
Der Schwimmtest ist unbestechlich:



Das (schon etwas angenagte) Schwimmersegment mit errechneter Dichte 1 sinkt, so wie schon immer. Sämtliche neuen Teile, die Dreiecke, schwimmen. Luftblasen sind keine dran, die Teile tauchen auch wieder auf, wenn man sie unter Wasser drückt.
Rätsel über Rätsel

Der einzige Unterschied: Das Schwimmersegment wurde bei ~15 Grad Umgebungstemperatur gedruckt, der Randbogen und die Dreiecke bei Zimmertemperatur, so 20 Grad. Obs das ausmacht?

Grüße
Andi

Hallo Andi.
Es kann sein, dass das Material nach dem Extrudieren mehr Volumen in der wärmeren Umgebung nehmen kann. Das könnte schon zum Schwimmen reichen. Schieblehre kann das bestätigen oder widerlegen.

apropos: Heat Tower: bei neuem Filament drucke ich es immer. So kann man schon vorab die richtige Temperatur einstellen.



Auch das Vermessen des Filamentdurchmessers gehört dazu. Paar Meter abrollen und einige Male messen. Mittelwert ist dann ok. Dann einfach die Daten auf die Spule aufschreiben.


Gruß
Juri

Was ist ein Heat Tower?

Was ist ein Heat Tower?

Hallo Juri,

ist ein ganz klein wenig "off-topic" aber vielleicht könntest Du ein paar Sätze zum Sinn eines Heat Towers schreiben?

Danke Dir schon jetzt,

Robert

Ja, die Dicke sowohl des Filaments als auch des fertigen Teils hab ich gemessen, und die Dichte daraus errechnet. Ist jetzt kein signifikanter Unterschied.
Die Umgebungstemperatur war schon kühl, so 15°, die Rolle am Drucker neben einer kalten Aussenwand.
Aber ein Unterschied in der Dichte von ca. 20% oder mehr ist schon erstaunlich.
Aktuell wird das Optimus PETG+Kohle im Wohnzimmer gedruckt, um festzustellen, ob sich die Dichte bei diesem Filament ebenfalls ändert.
Dann kommt der Drucker wieder in den kühlen Raum, um die höhere Dichte des PETG+Kevlar zu reproduzieren.

Auch bezüglich Kleben gibts Neues: Ein Quadratzentimeter Klebefläche sowohl mit CA als auch mit UHU Plus Endfest hält mindestens 10 kg, höher geht meine Zugwaage nicht.

Aaaaber: Das ist ein Zugtest auf Scherung. Bezüglich Schälen ist der UHU Plus Endfest leicht auseinander zu bekommen, das geht mit den Fingern.
CA ist punkto Schälen besser, aber auch nicht wirklich gut.
Ist jetzt kein Beinbruch, weil Rumpfsegmente, sei es mit Fase, sei es mit einem breiten Spant verbunden, auf Scherung beansprucht würden.
Trotzdem werd ich neben der Zitronensäure noch anderes ausprobieren. Nitroverdünnung soll PA 12 anlösen (soll)

Grüße
Andi

Also, auch das Optimus PETG+Kohle hat, bei Raumtemperatur gedruckt, eine Dichte von ~0,75. Ebenfalls deutlich leichter als die ersten Drucke.
Das Eumaker Nylon+Carbon bleibt gleich, Wägung und Rechnung ergibt eine kleine Reduktion der Dichte, ist aber in der Fehlertoleranz.

Das PETG+Kevlar wurde nochmal bei kühlen Temperaturen gedruckt, das Filament 3 Stunden vorher bereits dort gelagert, nur der Drucker selbst erst rund 15 Minuten vor dem Druck verlagert. Druckparameter exakt gleich wie bei dem schweren Schwimmersegment.
Das Ergebnis war ebenfalls eine Dichte von etwa 0,75, Schwimmprobe mit Bravour bestanden.

Ich versteh dass alles zwar nicht, aber ich nehme mal die geringe Dichte mit Wohlwollen zur Kenntnis und halte die Daumen, dass das auch so bleibt

Grüße
Andi

smartrobert schrieb:

Hallo Juri,

ist ein ganz klein wenig "off-topic" aber vielleicht könntest Du ein paar Sätze zum Sinn eines Heat Towers schreiben?

Danke Dir schon jetzt,

Robert

Zum Vergrößern anklicken....

Hallo Robert.
Das auf dem Bild ist ein Heat Tower. Jeder Abschnitt hat nicht nur Zahlen für Temperatur, sondern auch Ausschnitte (Runde und Eckige) an den anderen Seiten , um zu sehen, wie gut das Filament bei verschiedenen Temperaturen druckt und mit dem Retrakt umgeht. So kann man die genaue Drucktemperatur für das Filament ermitteln. Den Tower gibt es auch in anderen Ausführungen, z.B. bei Thingsiverse: https://www.thingiverse.com/thing:2716701
Man muss beim generiertem GCode aber Hand anlegen, sonst druckt der Drucker nur mit der im Slicer eingestellten Temperatur.
Nach dem Slicer Gcode gespeichert hat, ist mit dem Texteditor alle 10mm eine andere Temperatur einzustellen:
Z.B. nach dem Erreichen der Höhe 10mm geht die Düse 4mm hoch (Z104.000),
; Temperaturänderung
G0 X103.997 Y103.997 Z14.000

heizt sich auf 208°
M109 S208.000000

und fängt dann ab 10mm zu drucken
G0 X103.997 Y103.997 Z10.000

Gruß
Juri

Ein Mail von den Jungs von Atome 3D, an die ich die Frage bezüglich Dichte gestellt habe, löst das Rätsel: Auch diese Filamente nehmen Wasser in geringen Mengen auf. Dieses Wasser verdampft während des Extrudierens und setzt die Dichte herab. Daher frisch aus der Packung Dichte 1, nach Tagen und Wochen Dichte 0,8 oder so.
Das Nylon wurde von mir nachgetrocknet, deshalb keine Änderung der Dichte.

Übrigens wird die Qualität mit dem "feuchten" Filament durchaus besser. Weniger spröde, stärker biegsam (entlang der Faserrichtung).
In den nächsten Tagen werd ich die Layerhaftung der 3 Probanden testen, bin gespannt, was da für Überraschungen warten


Grüße
Andi

Noch Fotos von den Zugtests: Rund 1cm² Klebefläche. Mit einem Perimeter gedruckt, riss das Kohle+Nylon bei etwas über 6kg. Mit 2 Perimetern hielt die Klebung, nur auf Zug, 10kg aus.




Punkto Schälbelastung wurden Teile in ca. 60° warmer Zitronensäure gebadet, die Verbesserung war gering, zudem ist das sehr unpraktikabel.
Daher die Idee, mit dem Stanleymesser ganz einfach ein paar Schnitte zu setzen, um Kleber und Kohle zusammenzubringen.



Das Teil ist rund 2cm breit, Schnitte quer zur Faserrichtung, längs geht der Schnitt leicht durch.
Nun reisst bei Schälbelastung das Material, die Klebung hält. Auch das Stanleymesser geht durchs Material und kann die Klebung nicht trennen.
Wichtig ist, nicht zuwenig Sekundenkleber zu nehmen, und die Teile spaltfrei zusammenzupressen.



Schafft man es, die Kohle freizulegen, kann man das Nylon+Carbon also tatsächlich kleben.
Für die Kleberei wurde die grundierte Schwimmerspitze zerschnitten. Dabei musste ich feststellen, dass entgegen des ersten guten Eindrucks die Grundierung (Acryl) abblättert.
Also entweder vornehmes Schwarz für den Flieger, oder spezielle 2K Lacke

Grüße
Andi

Noch ein Update zum Kleben: Als Gegenprobe wurden Stücke aus purem PA 12 verklebt, ohne Kohlefüllung, ebenfalls mit Zugtest und Schältest, dann mit Schnitten in der Oberfläche.
Sekundenkleber ist der Innotec Sekundenkleber von Schweighofer.
Ergebnis: Die gleichen Werte wie beim kohlegefüllten Polyamid

Offenbar ist meine Überlegung, wonach sich der Kleber in die Kohlefüllung saugt, völlig falsch. Für die Belastung auf Zug reicht offenbar die rauhe Oberfläche, in die sich der Sekundenkleber krallt, und für die gute Haftung beim Schälen anscheinend die Verankerung in den Schnitten.
Ist zwar erstaunlich, wie gut das hält, aber es hält mit und ohne Kohle gleich gut.

Soweit erstmal das Kleben.

Grüße
Andi

Hallo Andi.

Ich sach ma DANKE für Deinen Gesammtbericht und das Du dranbleibst.

Gruß
Tom

Moin Andi,
ich habe hier auch mal zwei Teile Nylon miteinander verklebt(Ausschuß) und bekomme sie nicht mehr zerstörungsfrei gelöst.
Ist Nylon-Strong von Filafarm und verklebt mit Loctite 406.
Jetzt habe ich die Hoffnung, meine Rümpfe mit Nylon zu drucken, aber leider ist mir Nylon ohne Füllstoff definitiv zu weich.
Ich brauche von dir mal nen subjektiven Vergleich zwischen PLA und Nylon mit Carbon. Also Beulsteifigkeit und Verzug(Wellenbildung beim Druck).
Warping ist uninteressant...ich muss meine Nylonteile fast von der FR4-Platte meißeln.

Danke an Tom und Torti fürs Feedback


An PLA hab ich bis jetzt nur das Polymaker PLA verwendet. Ich würde sagen, dass mit dem Polymaker PLA größere Strukturen ohne Beulen und Verzug druckbar sind als mit dem Eumaker Nylon+Carbon.
Letzteres verzieht ein wenig, und selbst wenn die Haftung am Heizbett gut ist, so verzieht sich dann eben die Struktur weiter oben, u.U. auch erst nach dem Abkühlen, so wie auf den Bildern mit dem Schwimmersegment aus purem Nylon. Ein Extremfall war das pure PA 12, wo sich das gedruckte Teil nach oben durch die Schrumpfung deutlich verjüngt hat.
Ein gutes Mittel dagegen sind diese Sicken, wie du sie ja auch an der Seite des Bootsrumpfes hast.
Unterschiede in der Steifigkeit machen bei dünnen Wandstärken kaum einen Unterschied. Die 0,4 oder 0,6mm kann man immer biegen.
Eine Ausnahme mögen sehr spröde Materialien sein, die aber auch kaum Belastung wegstecken können.

Ab einer gewissen Größe der Teile kommt man m.M. nach um den Druck mit 2 Perimetern nicht herum. Erst da werden prinzipiell steife Materialien auch wirklich steif, und auch weniger steife werden sehr formstabil. Deshalb auch meine Suche nach geringer Dichte.

Grüße
Andi

Habe es befürchtet...
Habe mir jetzt mal ne Rolle PETG mit Carbon bestellt und sehe mir das mal an.
Mit Michael(wersey) bin ich auch in Kontakt - übers reprap - und sehe mal, was ihm noch einfällt.

Das Rumpfsegment von den ersten Seiten hier hab ich aus reinem PETG gedruckt, mit den Sicken geht das endlos ohne Probleme.
Obwohl pures PETG in etwa so verzieht wie das Nylon + Carbon, denn beide haben sich beim Flügelsegment ziemlich gleich verhalten, ein Millimeter an den Enden.

PETG mit einer Füllung wird wohl so verzugsfrei sein wie PLA. Mit beiden, Kohle und Kevlar, war das Flügelsegment kein Problem.

Grüße
Andi

Test der Schichthaftung: Dieser gestaltete sich schwieriger als erwartet. Zuerst wurde ein Stab mit 7x7mm Querschnitt mit 1 Perimeter gedruckt, die Zerreisskraft überstieg die max 10kg meiner Zugwaage um ein Vielfaches. Also runter mit dem Querschnitt bis auf 3x3mm. Das lässt sich aber ohne Extruderfan nicht mehr drucken. Die beste Schichthaftung haben die Probanden aber ohne Fan, was bei größeren Objekten sehr gut geht. Und genau um die Schichthaftung bei dünnen Wänden geht es ja.

Also ein Viereck gedruckt, eben ohne Fan,1 Perimeter, und in je 16mm breite und 40mm lange Teile zerschnitten. Diese Teile wurden in Schraubzwingen eingespannt, darauf geachtet nur auf Zug und ohne Knick zu belasten. Alle Filamentsorten wurden normal gelagert, also bei Zimmertemperatur mit diesen kleinen Feuchtigkeitsabsorbern in (der bereits geöffneten) Packung. Das Ergebnis wird zwar höheren wissenschaftlichen Studien nicht standhalten, ist aber m.M.n. aussagekräftig. Es wurden je 3 Streifen getestet.

---------------- Gewicht -------- Dichte --------- Bruch bei ------ Durchschnitt -- Gewicht/Bruchlast

PETG+Kohle --- 2,0 Gramm ---- 0,78 ---- 7,2kg 8,9kg 9,4kg --- 8,5kg ------- 1:4,25



PETG+Kevlar --- 1,8 Gramm ---- 0,70 ----- 5,8kg 4,45kg 5,9kg ---- 5,4kg ------ 1:3



Nylon+Carbon -- 2,0 Gramm ---- 0,78 ----- >10kg >10kg >10kg ---- >10kg------ >1:5



Sogar ein 0,6mm dünner Streifen des Nylon+Carbon braucht mehr als 10kg Zug, um die Schichten auseinander zu reissen.
Mein Fazit:
1) Ich hätte eine stärkere Zugwaage kaufen sollen, ich hab die Stärke des Materials völlig unterschätzt
2) Um an herkömmliche Bauweisen anzuschließen oder diese sogar zu übertreffen, führt kein Weg an Nylon vorbei. Wobei auch das PETG+Kohle durchaus interessant ist.

Grüße
Andi