Пластик PVA (поливиниловый спирт) высоко востребован в аддитивном производстве из-за своей водорастворимости. Часто его используют при создании поддержек для печати на FDM-принтерах с двойным экструдером. А чем больше у изделия мелких элементов и консольных частей, тем больше поддержек потребуется для его изготовления. Данный полимер позволяет эффективно проектировать и печатать детали со сложной геометрией без ущерба для их качества. Представляем вашему вниманию обзор основных свойств и возможностей водорастворимого пластика PVA.
Производство и характеристики
PVA — это биоразлагаемый синтетический полимер. Он создается путем полимеризации винилацетата, который затем гидролизуется с целью получения филаментов для 3D-печати. Материал может иметь разные цветовые оттенки (от прозрачного до светло-серого), а еще обладает высокой стойкостью к маслам и жирам. Следует отметить хорошие адгезионные свойства PVA, как и у других термопластов: PLA, CPE или нейлона. Еще он отличается достойной гибкостью и прочностью на растяжение. Этот пластик не имеет запаха, нетоксичен, безопасен для людей, животных и окружающей среды.
При повышенном уровне влажности PVA становится более эластичным, так как вода выполняет для него функцию пластификатора. В сухом состоянии этот полимер довольно хрупок, однако при высокой влажности воздуха или контакте с водой он становится более эластичным, а при погружении в воду полностью растворяется. При использовании данного термопласта в 3D печати следует учесть температуру его плавления (230 С) и особенно температуру разложения (200 С). При этой температуре PVA начинает карбонизироваться, что может привести к появлению черных пятен на изделиях.
Особенности печати из PVA
Итак, главным преимуществом PVA является его водорастворимость, из-за чего поддержки из этого пластика легко смываются обычной водой без применения химии или дополнительного оборудования. Однако следует упомянуть и о некоторых недостатках PVA для 3D печати, хоть они актуальны и для других водорастворимых материалов. Одним из них является высокая чувствительность к влаге, которая может изменить свойства полимера. Для предотвращения таких последствий рекомендуется хранить его в сухих, хорошо проветриваемых и не пыльных местах. Также он часто засоряет сопло при его нагреве без экструзии. Некоторые пользователи считают PVA дорогостоящим филаментом с учетом того, что он предназначен для смываемых поддержек.
Для качественной 3D печати из PVA следует предварительно нагреть печатный лоток до 45-60 С, а экструдер до 180-200 С. Оптимальная температура хранения полимера 15-25 С, также нужно держать его подальше от солнца. Если материал впитал влагу, то перед печатью его необходимо просушить 8-12 часов при температуре 50-80 С. Желательно печатать его вместе с материалами, имеющими такую же температуру плавления (PLA, PA).
Не менее важным нюансом для печати из PVA является настройка экструдера. Охлаждение хотэнда во время простоя принтера предотвратит такие актуальные для PVA проблемы, как просачивание и засорение сопла. Кроме того, рекомендуется установить расстояние зазора верхней поддержки на 0 слоев для более оптимальной обработки поверхности. Так как поддержки растворяются в воде, то они могут прилипать к поверхности детали без какой-либо угрозы для нее.
Наиболее красивые и качественные изделия получаются из свежего и максимально сухого PVA. Влажный материал можно определить по шипящим звукам в процессе печати и дефектам готовых деталей: скручиванию, натягиванию, дыркам, пузырькам и недоэкструзии. Постобработка таких изделий выполняется очень просто: поместите напечатанный объект в водяную баню и и подождите 1-2 часа, пока поддержки не растворятся. Воду с растворенным PVA можно вылить в бытовую канализацию, так как это нетоксичный и биоразлагаемый материал.
Сферы применения
Из-за своей водорастворимости PVA идеально подходит в качестве дополнения при производстве деталей со сложной геометрией, внутренних полостей, концептуальных моделей и форм. Поддержки из этого полимера улучшают качество поверхности изделий и позволяют ориентировать деталь для оптимизации ее механических свойств. Крепления из PVA тоже положительно влияют на качество изделий, а еще помогают выравнивать их для получения желаемого результата.
PVA — это универсальный материал, подходящий для 3D печати любых видов деталей, вне зависимости от сложности их конструкции. Еще он часто задействуется в современном искусстве для создания декоративных моделей. Впрочем, это далеко не единственная сфера применения этого термопласта. Растворимые поддержки из PVA используют во множестве отраслей, которые работают с технологией FDM для создания инструментов и прототипов.
Производители и цены
В продаже сейчас доступны филаменты из PVA стандартной толщины 1,75 и 2,85 мм. Перед покупкой убедитесь в том, какая толщина соответствует диаметру хотэнда вашего оборудования. Производители предлагают 500-граммовые катушки этого материала по цене от $30 до $150, средний ценник на них начинается от $50. Пластик PVA есть в ассортименте многих известных брендов: Ultimaker, eSun, Formfutura, XYZprinting, BCN3D, PrimaCreator, MatterHackers, Polymaker, Makerbot и других.
Поскольку PVA ощутимо дороже PLA пластика, то в целях экономии можете воспользоваться следующим советом. Многие слайсеры (например, Slic3r Prusa Edition), позволяют печатать поддержки под создаваемым объектом («интерфейсный слой») из PVA, а остальные — из более дешевого PLA. Таким образом вам удастся сэкономить дорогостоящий материал без ущерба для качества изделий.