PVA​ - параметры печати, характеристики и свойства

August 30, 2021
0 comments

REC PVA — особый филамент, способный облегчить 3D-печать деталей сложной формы. Это специализированный опорный материал, растворимый в воде и не требующий механической обработки.

PVA

Особенности PVA

PVA или ПВС — это поливиниловый спирт, широко применяемый в производстве пленок, клеев, косметических средств, медицинских препаратов, в качестве пищевого эмульгатора, барьерного материала для удержания углекислого газа в бутылках из ПЭТФ, и прочего. Поливиниловый спирт не следует путать с поливинилацетатом: это родственные материалы, оба используются в производстве клеев (хорошо известный ПВА-клей основан на поливинилацетате, отсюда и название), и на латинице оба обозначаются аббревиатурой PVA, что и приводит к путанице. Тем не менее, это разные материалы. В 3D-печати клей из поливинилацетата (ПВА) часто используется в качестве адгезионного покрытия, наносимого на столики для лучшего схватывания изделий с рабочей поверхностью, а филаменты производятся уже из поливинилового спирта (ПВС). В этой статье речь пойдет исключительно о ПВС.

PVA


Пример 3D-печатного изделия с поддержками из REC PVA

При всех его возможностях, нас интересует одно конкретное свойство поливинилового спирта: при комнатной температуре и во время 3D-печати ПВС ведет себя как обычный, хоть и довольно мягкий термопласт, однако он легко растворяется в воде, что позволяет использовать поливиниловый спирт в качестве легкоудаляемого опорного материала. В отличие от обычных поддержек, печатаемых основным расходным материалом, опоры из ПВС не требуют механического удаления, не оставляют следов и позволяют печатать изделия исключительно сложной геометрической формы, в том числе с деликатными, уязвимыми к механическим повреждениям структурами. Более того, этот материал сам по себе биоразлагаем и нетоксичен, что немаловажно с точки зрения техники безопасности.

PVA


Пример 3D-печатного изделия с поддержками из REC PVA

Минусов у ПВС два — высокая гигроскопичность (как и положено водорастворимому материалу) и довольно высокая стоимость. Тем не менее, при должном хранении и использовании особых настроек слайсера, о чем мы расскажем ниже, оба недостатка эффективно нивелируются.

Рекомендации по подготовке к 3D-печати PVA

Одно обязательное и само собой разумеющееся требование при 3D-печати опорных структур из PVA —это наличие на 3D-принтере как минимум двух экструдеров. Специальных требований к экструдеру нет, вполне достаточно сборок, используемых для работы с АБС, ПЛА, ПЭТ-Г и другими популярными материалами. Есть лишь три момента, о которых необходимо помнить.

Во-первых, перед заправкой филамента необходимо убедиться в том, что материал сухой. Так как это водорастворимый материал, PVA с легкостью набирает влагу и при этом становится более эластичным и клейким. Как минимум, это может привести к проблемам с подачей филамента, но даже если экструдер справится с этой задачей, возможны и другие проблемы, включая образование неровностей и пузырьков в укладываемых слоях, неравномерную подачу расплава и снижение межслойной адгезии.

Второй момент — это температурный режим непосредственно во время 3D-печати. Выделенный под PVA хотэнд, само собой, необходимо прогреть до температуры в рекомендуемом диапазоне (190-240°C), но для оптимальных условий желательно прогревать и столик. Проблема в том, что у основного материала могут быть совершенно другие требования к температуре рабочей поверхности. В таких случаях следует нагревать платформу до температуры, оптимальной для основного материала. PVA в этом плане относительно непривередлив.

PVA

И наконец, следует помнить, что PVA подходит не ко всем основным материалам. Для успешной работы основной полимер и PVA должны хорошо схватываться во время 3D-печати. В этом плане PVA хорошо подходит для работы в связке с REC PLA (полилактидом), REC Flex (термопластичным полиэфирным эластомером), REC Easy Flex и REC TPU D70 (филаментами на основе термопластичного полиуретана), а также неплохо схватывается с REC Relax (филаментом из ПЭТГ). С REC HIPS (ударопрочным полистиролом), REC Rubber (филаментом из синтетического каучука) и REC PP+ (полипропиленом) поливиниловый спирт схватывается плохо. К сожалению, PVA не работает и с популярным АБС-пластиком, так что при работе с этим полимером лучше печатать опорные структуры из ударопрочного полистирола (REC HIPS), растворяемого в лимонене.

Подробная информация об адгезионных свойствах REC PVA и других материалов при мультиматериальной 3D-печати доступна по этой ссылке.

Рекомендации по 3D-печати PVA

При переключении с основного на опорный материал и обратно во время 3D-печати желательно прогонять материал, печатая мусорные башенки или отдельные контуры вокруг модели. С одной стороны, это поможет подготовить активированный хотэнд к укладке материала, а с другой — избавиться от «соплей» в случае недостаточного ретракта на деактивированном экструдере. Попадание PVA в слои основного материала крайне нежелательно, так как это приведет к образованию дефектов после удаления поливинилового спирта.

PVA

Для экономии PVA можно использовать специальные режимы на этапе подготовки G-кода в слайсере. Например, в слайсере Simplify3D есть функция Dense Supports, c помощью которой 3D-печать можно настроить таким образом, чтобы основная масса поддержек печаталась основным материалом, а PVA укладывался только на стыках между опорами и моделью, формируя разделительный слой. Этот вариант стоит опробовать в том случае, если для построения модели используется относительно дешевый основной пластик. Подробные инструкции доступны в видео по этой ссылке.

Рекомендуемые настройки для 3D-печати материалом REC PVA:

  • Температура сопла: 190-240°C
  • Температура стола: 50°C
  • Обдув: желателен
  • Рекомендуемые адгезионные средства: синий скотч, клей The3D
  • Минимальный диаметр сопла: 0,1 мм

PVA

Удаление REC PVA

После 3D-печати участки из опорного материала необходимо удалить, и здесь PVA проявляет себя во всей красе. Деталь достаточно просто выдержать в емкости с самой обычной водой на протяжении нескольких часов, после чего участки из поливинилового спирта размокнут и будут с легкостью отделяться от основной модели. Оптимальный вариант — просто оставить деталь в воде на ночь, и на утро PVA растворится полностью или почти полностью. Останется лишь прополоскать изделие в чистой воде.

PVA

Чтобы ускорить процесс, можно использовать теплую воду и периодическое помешивание, но с одной оговоркой: не забывайте про теплостойкость основного материала. Если, например, речь идет о ПЛА-пластике, он может расплавиться в горячей воде. Соответственно, убедитесь, что температура воды не превышает 50°С, а для пущей безопасности стоит ограничиться 35°С. Температуры размягчения у разных пластиков разные, поэтому ориентируйтесь на характеристики конкретных полимеров и не используйте кипящую воду, только теплую или горячую.

PVA

3D-печатное изделие с поддержками из REC PVA до, во время и после выдержки в воде

Дополнительно процесс можно форсировать с помощью ультразвуковой ванны: эти устройства вызывают кавитацию, то есть образование пузырьков в воде, и помогают отделять и вымывать остатки поливинилового спирта. При использовании ультразвуковых ванн будьте осторожны с настройками частоты, мощности и времени выдержки, так как неправильно подобранный режим может отрицательно сказаться на прочности 3D-печатных изделий.

Хранение PVA

В силу водорастворимости PVA чрезвычайно гигроскопичен, то есть с легкостью впитывает влагу. Чтобы этого не происходило, храните филамент в плотно закрытом пластиковом пакете или контейнере, предварительно поместив внутрь сухой силикагель. На всякий случай не повредит и просушивание филамента непосредственно перед 3D-печатью. Для этого можно использовать фруктосушилки, электрическую духовку или специализированное оборудование. Филамент следует выдерживать при температуре 60°С в течение как минимум четырех часов.

PVA

Если указанные условия хранения не были соблюдены и на филаменте накопилась пыль, помимо просушки необходимо очистить материал перед подачей в хотэнд, а противном случае возможно образование нагара. Для очистки филамента прямо во время 3D-печати можно использовать простой самодельный поролоновый фильтр (например, такой или такой).

PVA

Подробнее о хранении и сушке филаментов из разных материалов рассказывается в статьях по ссылкам ниже:

Хранение филамента

Сушка пластика

Безопасность REC PVA

В плане безопасности REC PVA не должен доставлять каких-либо неудобств. Поливиниловый спирт нетоксичен и даже используется в пищевой промышленности и фармацевтике. Тем не менее, во время 3D-печати мы все равно рекомендуем придерживаться базовых правил техники безопасности — работать в хорошо проветриваемом помещении, по возможности оборудованном вытяжкой вблизи 3D-принтера. В случае попадания раствора PVA в глаза или на кожу достаточно тщательно промыть пораженные участки проточной водой.

Сертификаты безопасности публикуются в специальном разделе нашего сайта.