כאשר אתה רוצה להדפיס אובייקטים עם גיאומטריות מורכבות, תולים, גשרים ארוכים וחללים, תומכי הדפסה הם לרוב בלתי נמנעים. זה נכון במיוחד עם טכנולוגיית FFF או שרף, בשונה מטכנולוגיות הדפסה מסוימות המבוססות על אבקת פלסטיק כגון סינטרינג בלייזר סלקטיבי (SLS), המשתמשות בעודפי אבקה כדי לספק תמיכה לחלק המודפס.
הדרישות לחומרי תמיכה מגוונות ויכול להיות קשה לעשות את הבחירה הנכונה. לאחר ההדפסה, התומכים חייבים להיות קלים להסרה ככל האפשר מבלי להשאיר סימנים על האובייקט המודפס. באופן אידיאלי, השתמש בחומר שונה מהאובייקט עליו אתה מדפיס. מומלץ מאוד להשתמש באקסטרודרים כפולים עם מדפסות FFF כדי למנוע זיהום צולב של חומרים ולצמצם את זמן ההדפסה. למרבה המזל, ישנם חומרים מיוחדים בשוק הנימים המתאימים או אפילו מיועדים למדיה להדפסה. במאמר זה, Mohou.com תלמד איתך שניים מהחומרים הללו כדי להשוות PVA ו-HIPS מבחינת מאפיינים, ביצועי הדפסה ויישומים. PVA הוא חומר תמיכה מסיס המשמש בעיקר להדפסת FFF 3D, בעוד HIPS יכול לשמש הן כחומר תמיכה לחלקים מוגמרים והן כחומר הדפסה. כאן נתמקד בעיקר בשימוש בו כחומר מבני תומך.
מאפיינים של PVA וירכיים
PVA וירכיים הם תרמופלסטיים. PVA מייצג אלכוהול פוליוויניל. הוא נוצר על ידי הידרוליזה אלקלית או ספינינג של תרכובות מפורקות על ידי התגובה בין פוליוויניל אצטט (PVAC) ומים. יש לו את המוזרות של השגת גמישות וגמישות עקב מים. לחות משמשת לעתים קרובות כחומר פלסטי ל-PVA, ובעוד ש-PVA נוטה להיות שביר למדי, מים יגרמו ל-PVA להתמוסס במוקדם או במאוחר, בהתאם לרמת הלחות של הסביבה. המסיסות במים תלויה בהרכב המתאים של PVA והספין. בהתאם לסוג ה-PVA, מידת ההידרוליזה (פירוק כימי של האובייקט על ידי קיבוע של מים) משתנה בין 70 ל-100 מול%. דרגה זו משפיעה על נקודת ההיתוך וקצב הפירוק של PVA. אם PVA מומס במים, פשוט שטפו אותו. לכן, PVA הוא גם מאוד ידידותי לסביבה.
HIPS מופק מתערובת של "פוליסטירן בעל השפעה גבוהה" וגומי פוליבוטדיאן. לכן, זהו קופולימר המשלב את האלסטיות של הגומי עם ההתנגדות החשמלית של פוליסטירן. בסך הכל, HIPS מתפקד באופן דומה ל-ABS אך הוא נוקשה יותר ועמיד יותר למכות. הוא ידוע בחוזק, קלות, עמידות והתנגדות מכנית. הירכיים קשות אך לא שבירות. למרות שהוא בלתי מסיס במים, הוא יכול להיות מותקף על ידי חומצות מסוימות, אלקליות, ממיסים אורגניים וכימיקלים, מה שגורם לחומר להתפרק. לימונן ובנזין עלולים לגרום לירכיים להפוך לשבירים, להשתהות ולהתכלות. לכן, כאשר משתמשים בו כחומר תמיכה, יש לטפל בחפץ בלימונן לאחר עיבוד. שימו לב שחומרי הדפסת תלת מימד רבים, כגון PLA ו-PETG, אינם תואמים ל-HIPS מכיוון שהם רגישים לבסיסים וחומצות. מצד שני, שילוב זה עובד היטב עם ABS עמיד לחומצה אך לא עם PLA או PETG.
PVA, לעומת זאת, ניתן להשתמש רק עם חומרים בעלי נקודות התכה דומות כדי למנוע שגיאות הדפסה. נקודת ההיתוך של PVA היא תיאורטית 230 מעלות צלזיוס. עם זאת, נקודת ההיתוך של PVA תלויה בסוג ה-PVA. עבור הצורה שעברה הידרוליזה מלאה, טמפרטורת ההיתוך נמוכה יותר, בין 160 ל-180 מעלות צלזיוס. לגבי HIPS, נקודת ההיתוך שלו היא 220 מעלות צלזיוס.
ל-PVA ול-HIPS תכונות חוזק מתיחה דומות. לחץ זה נמוך, כ-22 מגפ"ס, כך שגם אם מוסיפים מים כדי להפוך את ה-PVA לגמיש יותר, החומר אינו גמיש במיוחד. שני החומרים אינם רעילים וחסרי ריח; עם זאת, הדפסה עם HIPS עלולה לייצר אדים לא נעימים.
PVA ו-HIPS בהדפסת תלת מימד
אִחסוּן
כדי שהדפסת PVA 3D תצליח, יש לאחסן את החוט בטמפרטורה מתונה (באופן אידיאלי 15 עד 25 מעלות צלזיוס), הרחק מאור (טבעי או מלאכותי), אבק ולחות. PVA נוטה לעובש ואין להשתמש בו מיד אם הוא סופג לחות, אחרת המוצר המוגמר עלול להיות מעוות או בעל חורים, בועות וחריגות אחרות. כדי להימנע מהמלכודת הזו, אם ה-PVA כבר רטוב, יש לייבש אותו מראש בין 50 ל-80 מעלות צלזיוס למשך כ-8 עד 12 שעות. עדיף לאחסן אותו בכלי אטום.
HIPS, לעומת זאת, לא סופג לחות. הוא גם רגיש לקרני UV.
קל להדפסה
מבחינת תצורה, כמו בחומרי תמיכה רבים אחרים להדפסת תלת מימד, מומלץ לא להשאיר רווח בין חלק התמיכה שנמצא במגע עם החלק המוגמר לבין זה האחרון. כתוצאה מכך גימור פני השטח יהיה אופטימלי ולא תהיה דליפה או חריגות אחרות. מכיוון שהתומכים מתמוססים, הידבקותם לחלק במהלך תהליך ההדפסה אינה מהווה בעיה.
על מנת לספק הידבקות טובה של HIPS למצע ההדפסה, מומלץ להשתמש בפתרונות כמו דבק או טייפ. ניתן להשתמש גם בתכשירים המבוססים על ABS ואציטון למטרה זו. עבור PVA, מסקינג טייפ הוא אידיאלי.
על מנת להשיג תוצאות הדפסה טובות עם PVA, עליך לחמם מראש את מצע ההדפסה בין 45 ל-60 מעלות צלזיוס ולהעלות את טמפרטורת המכבש ל-185 ל-200 מעלות צלזיוס. HIPS, לעומת זאת, דורשת טמפרטורות גבוהות יותר: 100 עד 115 מעלות צלזיוס למצע ההדפסה ו-230 עד 245 מעלות צלזיוס עבור המכבש. כאמור, PVA ו- HIPS אינם משמשים לתמיכה באותם חומרים שכן עדיף להשתמש בחומר תומך בעל אותה טמפרטורת התכה כמו החומר של האובייקט המודפס. לכן, PVA משמש עדיפות עם PLA, TPLA, PETG ו-CPE, בעוד שבנוסף ל-ABS, משתמשים בעיקר בירכיים.
לתוצאות ההדפסה הטובות ביותר עם PVA, מומלץ להשתמש ב"מגן חלחול מים" להגנה על החלק ותמיכה מפני חלחול מים. מדובר בקיר המקיף את החלק (ותומך) ומודפס בו-זמנית עם החלק שמטרתו היחידה היא ללכוד ספיגה מהזרבובית כדי לא לפגוע בחלק המודפס.
למעשה, כאשר הזרבובית אינה בשימוש אך ממשיכה להתחמם, החוט המצוי בה מסתכן בחלחול החוצה או אפילו בסתימת הפיה. בנוסף, עם PVA, מומלץ להשתמש במאוורר כדי לקרר את החלק מכיוון שהוא מאפשר לפלסטיק להתמצק מהר יותר, מה שעוזר להפחית מיתרים ומשפר את איכות החלק המודפס. לעומת זאת, עבור HIPS אין צורך בשימוש במאווררי קירור.
להדפסת HIPS, מומלץ להשתמש במארז סגור כדי להגביל את הפרש הטמפרטורה בין האובייקט המודפס לאוויר שמסביב. אמצעי זהירות זה יעזור להימנע מסלסול, עיוות ואפילו דלמינציה הנגרמים משינויים פתאומיים בטמפרטורה. בנוסף, עדיף שתהיה לך מערכת אוורור יעילה ומסנן אוויר HEPA ולהגן על דרכי הנשימה שלך שלא כמו PVA, הדפסה של HIPS יכולה לייצר אדים לא נעימים כמו סטירן.
באשר למהירות ההדפסה המומלצת, PVA הוא בסביבות 30 מ"מ לשנייה, וזה נמוך יותר מרוב החומרים האחרים: זה נדרש בגלל שבירותו של PVA. ל-HIPS מהירות הדפסה של 40 עד 80 מ"מ לשנייה.
קל מאוד להדפיס את שני החוטים אם המדפסת מוגדרת כהלכה.
עיבוד לאחר
באשר לעיבוד לאחר, זה מאוד פשוט עם PVA, פשוט השרו את החלק באמבט מים למשך 1 עד 2 שעות עד שהתמיכה מתמוססת. מכיוון ש-PVA מתכלה, ניתן לנקז מים לביוב.
לאחר העיבוד של HIPS עדין יותר. מומלץ לפרק חלקים גדולים תחילה ביד. השאר יומס באמצעות ממס כימי כגון חומצת לימון כימית. אסטרטגיה זו חוסכת בממס ועולה כ-30 אירו לליטר. במהלך תהליך הפירוק, זכור להגן על העיניים, דרכי הנשימה (מסכה) וידיים (כפפות מגן) כדי למנוע גירוי.
יישום של PVA ו-HIPs בהדפסת תלת מימד
כפי שדיברנו בעבר, PVA ו- HIPS משמשים לייצור תומכים בעת הדפסת 3D חומרים אחרים. ניתן להשתמש ב-PVA גם לייצור אבות טיפוס ואפילו תבניות. מחלקת העיצוב משתמשת גם ב-PVA ליצירת דגמים דקורטיביים.
מכיוון שהוא אינו מסיס במים כמו PVA, ובשל משקלו הקל, עמידות טובה בפני פגיעה והאפשרות להדפסה בצורות וצבעים שונים, ניתן להשתמש ב-HIPS גם לייצור חלקים מוגמרים כגון צעצועים ומוצרי ילדים. הוא פופולרי גם בתעשיית הרכב, שם הוא משמש לייצור חלקים פנימיים כגון רכיבי לוח מחוונים. HIPS משמש גם לייצור מארזים לציוד חשמלי ואלקטרוני. HIPS שימש בסופו של דבר בעיצוב אריזות, במיוחד בתעשיית המזון (במיוחד מיכלי צדפה לארוחות טייק אווי) או קוסמטיקה.
יצרן ומחיר
העובי של חוט PVA הזמין בשוק הוא 1.75 ו-2.85 מ"מ. לפני רכישת נימה, בדוק שהעובי שלו מתאים לקוטר של מכבש מדפסת התלת מימד שלך. המחיר של גליל 500 גרם של PVA נע בין 17 ל-183 יורו, אך המחיר הממוצע הוא מעל 46 יורו. עם זאת, המחיר תלוי ביצרן. ספקי חוטי PVA כוללים את Arianeplast, eSUN, FormFutura, Forward AM (BASF), Infinite Material Solutions, INNOVATEFIL, MatterHackers, Mitsubishi Chemical Corporation, Neofil3D, Polymaker, PrimaCreator, Raise3D, RS PRO, UltiMaker, XYZprinting.
HIPS זול בהרבה מ-PVA, עם גליל נימה שעולה בין 13 ל-35 יורו. כמה מהיצרנים הידועים ביותר כוללים את Arianeplast, eSUN, Forward AM (BASF), Intamsys, Kimya, Nanovia, Neofil3D, Raise3D, RS PRO, Smart Materials 3D, MatterHackers ו-Zortrax. חשוב לציין כי הניסוח של חוט HIPS אינו תמיד זהה ודורש תשומת לב. למעשה, חלקם מכילים תוספים המקלים על תהליך ההדפסה אך עלולים לסבך את הסרת התמיכה לאחר ההדפסה.
