HIPS-филамент для 3D-печати: материалы, свойства и применение

HIPS (высокоударностойкий полистирол) создается путем комбинирования полибутадиенового каучука и чистого полистирола. HIPS — это термопластичный материал, обладающий уникальными характеристиками, не свойственными большинству филаментов, включая: низкую гигроскопичность; растворимость в d-лимонене (химическом растворителе); и хорошую ударную стойкость. HIPS имеет преимущество в стоимостной эффективности, быстрой печати и долговечности. В качестве дополнительного бонуса, он может служить поддержечным материалом для 3D-напечатанных деталей из ABS.

HIPS был создан Иоганном Эдуардом Симоном, немецким аптекарем. Смолу дерева сладкой каши (storax) взяли и синтезировали. Результатом синтеза было маслянистое вещество. Несколько дней позже, к его удивлению, вещество сгустило и стало желеобразным. Это вещество он назвал оксид стирола. Однако потребовалось почти столетие, прежде чем продукт был использован в промышленных приложениях.

В настоящее время HIPS используется в широком спектре отраслей для производства потребительских продуктов, включая: игрушки, электронные компоненты, велосипедные прицепы и пищевую упаковку. Эта статья подробно обсудит использование HIPS для 3D-печати: его состав, свойства, ограничения и применения, а также некоторые советы для успешной печати с HIPS-филаментами.

Что такое 3D-печать с HIPS?

Хотя HIPS-филамент может использоваться отдельно для печати 3D-деталей, он в основном используется для печати легко удаляемых поддержек для вывисающих структур в деталях, напечатанных из других пластиков. HIPS обычно сочетается с ABS как основным материалом печати. Поддерживающие структуры, напечатанные с HIPS, могут быть удалены от основной напечатанной компоненты путем растворения в d-лимонене без шлифовки или чистки. Эта характеристика — причина его использования как поддержечной структуры с ABS: ABS для основной напечатанной детали и легко растворимый HIPS для временных поддержек печати.

Чтобы узнать больше, см. наше руководство «Как работают 3D-принтеры».

Какой состав у HIPS-филамента?

HIPS комбинирует химические атрибуты полибутадиенового каучука и чистого полистирола. Полибутадиеновый каучук известен своей эластичностью. Чистый полистирол, с другой стороны, известен своей твердостью. Результатом этой комбинации является твердый материал, который не ломается легко благодаря своей относительно высокой прочности на разрыв.

Для приготовления HIPS бутадиен селективно полимеризуют в стироле. Этот процесс достигается в присутствии химического катализатора — неодимий бис(2-этилгексанил) фосфонат/диизобутил алюминий гидрид/диэтил алюминий хлорид. Преполимерный раствор должен иметь высокое содержание cis-1,4 и низкое содержание стирола — 96,6% и 1,01% соответственно. Полученное химическое растворение полимеризуют снова со стиролом, но на этот раз тщательно.

Каковы свойства HIPS-филамента?

Некоторые свойства HIPS включают:

1. HIPS легко формосуется и обрабатывается и хорошо работает с рядом клеев.
2. Он долговечен и обладает хорошей ударной стойкостью.
3. Это растворимый поддержечный материал, растворимый в d-лимонене.
4. HIPS безопасен для пищевых продуктов и поэтому может использоваться как упаковочный продукт в пищевой и напиточной отраслях.
5. Одна из полезных характеристик HIPS — его легкость хранения. В отличие от большинства филаментов, которые поглощают влагу при воздействии воздуха (они гигроскопичны), HIPS остается стабильным при воздействии влаги.
6. Температура плавления находится в диапазоне 220–250 °C.

Сравнение свойств HIPS-филамента

В таблице 1 ниже сравниваются свойства HIPS-филаментов с другими материалами филаментов: