3D打印可溶支撐PVA材質(zhì)特性
魔猴君 知識堂 111天前
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(jī)時(shí)創(chuàng)建打印支撐。這為用戶提供了更大的設(shè)計(jì)自由度來設(shè)計(jì)具有復(fù)雜幾何形狀的零件，而不會影響打印質(zhì)量。設(shè)計(jì)的細(xì)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(gè)制造過程中實(shí)現(xiàn)最佳結(jié)果。
PVA的生產(chǎn)及特點(diǎn)
在技術(shù)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(qiáng)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(dòng)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(qiáng)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?yàn)樗拖駸崴苄运芰系脑鏊軇＿@種材料實(shí)際上很脆、易碎且耐牽引，但當(dāng)空氣或水的濕度增加時(shí)，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?yàn)槌渌猓鼰o毒且實(shí)際上無味，盡管打印時(shí)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(diǎn)，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(diǎn)。
發(fā)展
PVA在3D打印中的應(yīng)用
如前所述，其主要優(yōu)點(diǎn)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(fù)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(diǎn)，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(yán)格控制的區(qū)域。如果噴嘴在不使用時(shí)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(rèn)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(yù)熱到45到60°C之間，并將擠出機(jī)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(yīng)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(shí)，然后再進(jìn)行打印。最好使用熔化溫度相似的材料（例如PLA或PA）進(jìn)行打印。
使用這種材料時(shí)要考慮的另一個(gè)重要點(diǎn)是擠出機(jī)的配置。在不活動(dòng)時(shí)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(shè)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(dāng)材料是新鮮的并且一直干燥儲存時(shí)，可以獲得最令人愉快的結(jié)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(xì)紋、孔洞、氣泡和擠出不足。
在后處理中，PVA支撐結(jié)構(gòu)會簡單地溶解在水中（照片來源：MatterHackers）
與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(shí)，讓支撐材料溶解。水應(yīng)處于浴溫，然后可倒入下水道，因?yàn)槿缟纤?，PVA是可生物降解的。
PVA的應(yīng)用
作為一種可溶性材料，PVA是制造具有復(fù)雜幾何形狀的零件以及內(nèi)腔、概念模型和模具的理想補(bǔ)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(jī)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(jī)械性能。
此外，通過3D打印所有類型的零件，無論設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度如何，PVA也是一種在藝術(shù)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(shù)創(chuàng)建工具或原型的最先進(jìn)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
