PVA-филамент в 3D-печати: свойства, применение и ключевые преимущества

В секторе 3D-печати PVA 3D-филамент (поливиниловый спирт) — это критически важная семейство материалов. Его растворимость в воде очень ценна, так как позволяет печатать поддерживающие структуры на принтерах с двойным/мульти-экструдером и позже удалять их легко. PVA предлагает несколько полезных характеристик, делающих его почти идеальным материалом для поддержки. К ним относятся: высокая растворимость в воде, высокая липкость в расплавленном состоянии и диапазон температур печати 180–210 °C.

PVA был впервые произведен Фрицем Клатте и запатентован в Германии в 1912 году. Начальная коммерциализация произошла в Японии в конце 1930-х годов, когда компания Kuraray начала производить низкозатратные волокна Vinylon и Kuralon. Они поставлялись в различных уровнях нерастворимости, и каждый подходил для разных применений. Некоторые волокна PVA были созданы для: модификации бетона, усиления резины или обеспечения лучшего сопротивления волокна стекла ударам и усадке.

Базовая форма PVA — порошок. 3D-печатающий филамент формируется путем плавления и экструзии этого базового материала. Этот филамент очень униформен в своих свойствах и продается в упаковке, предотвращающей воздействие атмосферной влаги. Такое воздействие деградировало бы материал и заставляло бы рулоны филамента слипаться в размокающую массу. Эта статья будет далее обсуждать PVA-филамент для 3D-печати и изучать его состав, свойства и рекомендуемые настройки 3D-принтера.

Что такое 3D-печать с PVA?

В области 3D-печати PVA используется исключительно для построения поддерживающих структур. Он служит для поддержки структур, которые иначе были бы невозможны или неудобны для печати. После завершения печати поддержки можно смыть водой. PVA-поддержки экструдируются вторым экструдером, но иначе строятся точно так же, как основной материал детали. Для получения дополнительной информации см. наше руководство обо всем, что нужно знать о 3D-печати.

Какой состав у PVA-филамента?

Типичный PVA-филамент для 3D-печати, доступный на Amazon, представляет собой либо чистый PVA (поливиниловый спирт) из единственного источника, либо смесь нескольких PVA-материалов. Эти PVA-материалы предназначены для достижения правильного баланса адгезии, прочности, водорастворимости и характеристик расплава. PVA — синтетический полимер, полученный гидролизом поливинилацетата с номинальной формулой [CH2CH(OH)]n.

Филамент для 3D-печати поставляется в различных диаметрах, но химически это чистый PVA без каких-либо добавок и сополимеров, кроме красителей. Некоторое различие в молекулярном весе нормально между производителями — оно варьируется в зависимости от значения n в химической формуле. Это различие в молекулярном весе влияет на температуру плавления и плотность, поэтому PVA-филамент Esun может не иметь в точности те же характеристики, что и PVA-филамент Flashforge, например.

Каковы свойства PVA-филамента?

Некоторые желательные свойства PVA-филамента:

1. Белый внешний вид (если не окрашен добавлением).
2. Полупрозрачный.
3. Устойчивый к органическим растворителям и маслам.
4. Высоко водорастворимый, в зависимости от степени гидролиза при производстве и его молекулярного веса.
5. Высоко оценен по прочности на разрыв по сравнению с многими полимерами, используемыми в 3D-печати.
6. Более гибкий и износостойкий, чем многие другие полимеры.

Сравнение свойств PVA-филамента

Сравнение свойств PVA-филамента с HIPS (высокоударностоучивым полистиролом) и ABS (акрилонитрилбутадиенстиролом) показано в таблице 1 ниже: