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3D打印可溶支撐PVA材質(zhì)特性

魔猴君  知識堂   104天前

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PVA(即聚乙烯醇)由于具有溶于水的能力,是3D打印行業(yè)廣泛使用的材料。特別是,它用于在使用FDM雙擠出機時創(chuàng)建打印支撐。這為用戶提供了更大的設計自由度來設計具有復雜幾何形狀的零件,而不會影響打印質(zhì)量。設計的細節(jié)和懸臂部件越多,部件需要的支撐就越多。本指南將幫助您更好地了解這種材料的特性,以及它在3D打印中的作用,以在每個制造過程中實現(xiàn)最佳結果。

PVA的生產(chǎn)及特點

在技術層面上,PVA屬于合成聚合物家族,具有可生物降解的特殊性。它是通過聚合醋酸乙烯酯而產(chǎn)生的,然后水解以獲得用于3D打印的長絲形式的材料。它具有透明至灰白色的外觀,非常耐油和油脂。除了具有與PLA、CPE或尼龍等其他熱塑性塑料類似的非常好的粘合性能外,該材料還具有高拉伸強度和柔韌性。它無味、無毒,并且如上所述,可生物降解,對人類、動物和環(huán)境安全。


PVA是一種用作打印支撐的可溶性材料(照片來源:Ultimaker)

具體而言,其拉伸伸長率為360%,拉伸強度為22MPa。根據(jù)濕度的不同,PVA也可以變得非常柔韌和有彈性,因為水就像熱塑性塑料的增塑劑。這種材料實際上很脆、易碎且耐牽引,但當空氣或水的濕度增加時,它會變得越來越有彈性;然后,它完全溶解在水中。否則,它的外觀介于透明和奶油色之間。它在3D打印中很容易加工,因為除其他外,它無毒且實際上無味,盡管打印時可能會產(chǎn)生輕微的氣味。然而,對于增材制造的使用,重要的是要注意230°C的熔點,尤其是200°C的變性溫度。在此溫度下,PVA開始燒焦,從而在打印物體上產(chǎn)生黑點。

發(fā)展

PVA在3D打印中的應用

如前所述,其主要優(yōu)點之一是其溶解能力。它只需要水來去除支撐材料,即不需要成分更復雜的溶劑。另外,它不需要任何額外的硬件。然而,還值得一提的是PVA的一些缺點,盡管它們通常適用于其他可溶性材料。其中之一是對濕度非常敏感,這會直接影響材料。為了不改變其特性,有必要將其保存在空氣受到嚴格控制的區(qū)域。如果噴嘴在不使用時處于高溫狀態(tài),PVA也更有可能產(chǎn)生堵塞。除此之外,許多用戶認為它是一種昂貴的燈絲。此外,為了獲得良好的基材效果,PVA需要將打印床預熱到45到60°C之間,并將擠出機溫度提高到180到200°C之間。此外,如上所述,存儲也是必不可少的。PVA長絲應始終存放在陰涼處,并避光和防塵。最佳儲存溫度為15-25°C,避免陽光照射。如果材料已吸收水分,則需要在50-80°C下干燥約8-12小時,然后再進行打印。最好使用熔化溫度相似的材料(例如PLA或PA)進行打印。

使用這種材料時要考慮的另一個重要點是擠出機的配置。在不活動時冷卻PVA熱端可防止上述滲漏和堵塞。此外,建議將頂部支撐間隙距離設置為0層,以獲得更佳的表面光潔度。由于支撐物會溶解,因此它們在制造過程中是否粘附在最終部件上并不重要。當材料是新鮮的并且一直干燥儲存時,可以獲得最令人愉快的結果和光滑的物體。一旦PVA吸收了過多的水分,在打印過程中就會出現(xiàn)嘶嘶聲,并在最終物體上出現(xiàn)卷曲、細紋、孔洞、氣泡和擠出不足。

在后處理中,PVA支撐結構會簡單地溶解在水中(照片來源:MatterHackers)

PVA存儲不同,后處理極其簡單。只需將打印的物體放入水浴中,等待1-2小時,讓支撐材料溶解。水應處于浴溫,然后可倒入下水道,因為如上所述,PVA是可生物降解的。

PVA的應用

作為一種可溶性材料,PVA是制造具有復雜幾何形狀的零件以及內(nèi)腔、概念模型和模具的理想補充。3D打印支撐件可提供更好的表面質(zhì)量,并允許零件定向以優(yōu)化其機械性能。3D打印夾具可提供更好的表面質(zhì)量,并允許對齊增材制造的零件以優(yōu)化其機械性能。

此外,通過3D打印所有類型的零件,無論設計的復雜程度如何,PVA也是一種在藝術界廣泛用于創(chuàng)建裝飾模型的材料。然而,這并不是唯一受益于這種燈絲的行業(yè)。即使是使用FDM技術創(chuàng)建工具或原型的最先進行業(yè)也越來越多地集成可溶材料來創(chuàng)建支撐。



編譯整理:3dnatives

   
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