水溶性支撐材料——PVA(聚乙烯醇）

導(dǎo)讀：PVA，即聚乙烯醇，是一種廣泛用于3D打印行業(yè)的材料。它具有溶于水的性質(zhì)，所以能夠用于FDM打印的支撐。這為用戶提供了十分大的設(shè)計(jì)自由度，并在不會(huì)影響打印質(zhì)量的前提下，為創(chuàng)造具有復(fù)雜幾何形狀的零件提供可能性。南極熊整理了關(guān)于PVA的材料特性，以及它在3D打印中的作用，快來了解吧！



PVA在3D打印中的特性
在技​​術(shù)層面上，PVA是合成聚合物家族的一部分，其特殊之處在于它是可生物降解的。PVA是通過聚合醋酸乙烯酯制成的，然后通過水解獲得可用于3D打印的細(xì)絲形式。它具有透明至灰白色的外觀，對油和油脂具有很強(qiáng)的抵抗力。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，這種材料還具有很高的拉伸強(qiáng)度和柔韌性。為了獲得良好的承力效果，PVA在使用時(shí)通常需要將打印平臺(tái)預(yù)熱到45 – 60oC之間，并將擠出機(jī)的溫度置于180 – 200oC之間。它是無味、無毒的，可生物降解的，使其對人類、動(dòng)物和環(huán)境安全。


△PVA 是一種可溶性材料，用作打印支撐（圖片來源：Ultimaker）

PVA的主要優(yōu)點(diǎn)之一是它的溶解能力很高。它只需要水即可去除，即不需要具有更復(fù)雜成分的溶劑。此外，它不需要任何額外的硬件。同時(shí)，我們也需要了解PVA的一些缺點(diǎn)，其中之一是對水分的高度敏感性，這會(huì)直接影響材料的性能。為了不改變其特性，必須將其保存在干燥的空氣中。如果噴嘴在不擠出時(shí)還保持高溫，PVA 會(huì)容易產(chǎn)生堵塞（高溫下）。除此之外，它的價(jià)格也比較昂貴。

使用與應(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支撐材料。3D打印支撐可以提高零件的成型質(zhì)量，還允許對零件進(jìn)行定向優(yōu)化以提高其機(jī)械性能。使用這種材料時(shí)要考慮的重要一點(diǎn)是擠出機(jī)的配置。在空閑時(shí)冷卻PVA熱端將防止出現(xiàn)滲出和堵塞現(xiàn)象。此外，建議將頂部支撐間隙距離設(shè)置為0，以獲得更佳的表面光潔度。由于支撐會(huì)溶解，因此在制造過程中它們是否粘附在最終部件上并不重要。

南極熊獲悉，專業(yè)3D打印的全球領(lǐng)導(dǎo)者Ultimaker在2021年10月14日推出了一款專業(yè)的PVA去除站：PVA Removal Station，加速原型開發(fā)過程。


△PVA Removal Station

PVA的去除通常需要長時(shí)間溶解在水中。根據(jù)支撐結(jié)構(gòu)的大小、設(shè)計(jì)的復(fù)雜性和密度，比較復(fù)雜的可能需要一天以上時(shí)間才能完成。Ultimaker的PVA去除站將這一時(shí)間縮短了75%。它還減少了操作時(shí)間，不再需要手動(dòng)去除PVA或檢查溶解過程。ltimaker的PVA去除站易于使用、清潔和維護(hù)。去除站可盛13.5升水，溶解PVA時(shí)，水流循環(huán)方向會(huì)自動(dòng)改變，速度可根據(jù)需要調(diào)整。它還帶有一個(gè)籃子和隔板，用于固定打印部件并保持它們浸沒。飽和度指示器可以提示是否需要更換水，容器透明方便快速查看溶解過程。


△機(jī)器小巧，可裝13.5L水