3D打印可溶支撐PVA材質特性

魔猴君  知識堂   165天前

PVA（即聚乙烯醇）由于具有溶于水的能力，是3D打印行業(yè)廣泛使用的材料。特別是，它用于在使用FDM雙擠出機時創(chuàng)建打印支撐。這為用戶提供了更大的設計自由度來設計具有復雜幾何形狀的零件，而不會影響打印質量。設計的細節(jié)和懸臂部件越多，部件需要的支撐就越多。本指南將幫助您更好地了解這種材料的特性，以及它在3D打印中的作用，以在每個制造過程中實現最佳結果。

PVA的生產及特點

在技術層面上，PVA屬于合成聚合物家族，具有可生物降解的特殊性。它是通過聚合醋酸乙烯酯而產生的，然后水解以獲得用于3D打印的長絲形式的材料。它具有透明至灰白色的外觀，非常耐油和油脂。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，該材料還具有高拉伸強度和柔韌性。它無味、無毒，并且如上所述，可生物降解，對人類、動物和環(huán)境安全。

PVA是一種用作打印支撐的可溶性材料（照片來源：Ultimaker）

具體而言，其拉伸伸長率為360%，拉伸強度為22MPa。根據濕度的不同，PVA也可以變得非常柔韌和有彈性，因為水就像熱塑性塑料的增塑劑。這種材料實際上很脆、易碎且耐牽引，但當空氣或水的濕度增加時，它會變得越來越有彈性；然后，它完全溶解在水中。否則，它的外觀介于透明和奶油色之間。它在3D打印中很容易加工，因為除其他外，它無毒且實際上無味，盡管打印時可能會產生輕微的氣味。然而，對于增材制造的使用，重要的是要注意230°C的熔點，尤其是200°C的變性溫度。在此溫度下，PVA開始燒焦，從而在打印物體上產生黑點。

發(fā)展

PVA在3D打印中的應用

如前所述，其主要優(yōu)點之一是其溶解能力。它只需要水來去除支撐材料，即不需要成分更復雜的溶劑。另外，它不需要任何額外的硬件。然而，還值得一提的是PVA的一些缺點，盡管它們通常適用于其他可溶性材料。其中之一是對濕度非常敏感，這會直接影響材料。為了不改變其特性，有必要將其保存在空氣受到嚴格控制的區(qū)域。如果噴嘴在不使用時處于高溫狀態(tài)，PVA也更有可能產生堵塞。除此之外，許多用戶認為它是一種昂貴的燈絲。此外，為了獲得良好的基材效果，PVA需要將打印床預熱到45到60°C之間，并將擠出機溫度提高到180到200°C之間。此外，如上所述，存儲也是必不可少的。PVA長絲應始終存放在陰涼處，并避光和防塵。最佳儲存溫度為15-25°C，避免陽光照射。如果材料已吸收水分，則需要在50-80°C下干燥約8-12小時，然后再進行打印。最好使用熔化溫度相似的材料（例如PLA或PA）進行打印。

使用這種材料時要考慮的另一個重要點是擠出機的配置。在不活動時冷卻PVA熱端可防止上述滲漏和堵塞。此外，建議將頂部支撐間隙距離設置為0層，以獲得更佳的表面光潔度。由于支撐物會溶解，因此它們在制造過程中是否粘附在最終部件上并不重要。當材料是新鮮的并且一直干燥儲存時，可以獲得最令人愉快的結果和光滑的物體。一旦PVA吸收了過多的水分，在打印過程中就會出現嘶嘶聲，并在最終物體上出現卷曲、細紋、孔洞、氣泡和擠出不足。

在后處理中，PVA支撐結構會簡單地溶解在水中（照片來源：MatterHackers）

與PVA存儲不同，后處理極其簡單。只需將打印的物體放入水浴中，等待1-2小時，讓支撐材料溶解。水應處于浴溫，然后可倒入下水道，因為如上所述，PVA是可生物降解的。

PVA的應用

作為一種可溶性材料，PVA是制造具有復雜幾何形狀的零件以及內腔、概念模型和模具的理想補充。3D打印支撐件可提供更好的表面質量，并允許零件定向以優(yōu)化其機械性能。3D打印夾具可提供更好的表面質量，并允許對齊增材制造的零件以優(yōu)化其機械性能。

此外，通過3D打印所有類型的零件，無論設計的復雜程度如何，PVA也是一種在藝術界廣泛用于創(chuàng)建裝飾模型的材料。然而，這并不是唯一受益于這種燈絲的行業(yè)。即使是使用FDM技術創(chuàng)建工具或原型的最先進行業(yè)也越來越多地集成可溶材料來創(chuàng)建支撐。

編譯整理：3dnatives