در بخش پرینتر سه بعدی فیلامنت سه بعدی PVA (پلی وینیل الکل) یک خانواده بسیار مهم از مواد است. حلالیت آن در آب بسیار ارزشمند است زیرا به داربست های پشتیبانی اجازه می دهد تا روی ماشین های اکسترودر دوتایی پرینت شوند و بعداً به راحتی حذف شوند. PVA چندین ویژگی مفید را ارائه می دهد که آن را به عنوان یک ماده پشتیبانی تقریباً کامل می کند. این موارد عبارتند از: حلالیت بالا در آب، چسبندگی بالا در حالت ذوب و محدوده دمای چاپ 180-210 درجه سانتیگراد.
فیلامنت PVA اولین بار توسط Fritz Klatte تولید شد و در سال 1912 در آلمان ثبت اختراع شد. تجاری سازی اولیه در ژاپن در اواخر دهه 1930 با شرکت Kuraray که الیاف Vinylon و Kuralon ارزان قیمت تولید می کرد. اینها در سطوح مختلف نا محلول بودند و هر کدام با کاربرد متفاوتی مطابقت دارند. برخی از الیاف PVA برای اصلاح بتن، تقویت لاستیک یا فعال کردن فایبرگلاس برای مقاومت بهتر در برابر ضربه و انقباض تولید شده اند.
شکل اصلی ماده PVA پودر است. رشته پرینت سه بعدی از ذوب و اکسترود کردن آن ماده اولیه تشکیل می شود. این فیلامنت از نظر خواص بسیار یکنواخت است و در بسته بندی هایی به فروش می رسد که از قرار گرفتن در معرض رطوبت جوی جلوگیری می کند. همچنین قرار گرفتن در معرض نور مواد را تخریب می کند و رول های فیلامنت را به یک توده نرم تبدیل می کند. در این مقاله فیلامنت چاپ سه بعدی PVA بیشتر مورد بحث قرار خواهیم داد و ترکیب، خواص و تنظیمات چاپگر سه بعدی را مورد بررسی قرار می دهیم.
کاربرد فیلامنت PVA در پرینتر سه بعدی چیست؟
در قلمرو چاپ سه بعدی PVA تنها برای ساخت داربست های پشتیبانی استفاده می شود. این برای پشتیبانی از ساختارهایی است که در غیر این صورت پرینت غیرممکن است. پس از اتمام پرینت ساپورت ها می توانند شسته شوند. تکیه گاه های PVA توسط یک اکسترودر دوم اکسترود می شوند اما در غیر این صورت دقیقاً به همان روشی که مواد اولیه قطعه را می سازند تولید می شوند.
ترکیب فیلامنت PVA چیست؟
فیلامنت معمولی پرینت سه بعدی PVA موجود در آمازون یا PVA خالص (پلی وینیل الکل) از یک منبع واحد یا ترکیبی از چندین ماده PVA است. این مواد PVA برای دستیابی به تعادل مناسب از چسبندگی، استحکام، حلالیت در آب و ویژگی‌های جریان مذاب طراحی شدند. PVA یک پلیمر مصنوعی است که از هیدرولیز پلی وینیل استات با فرمول نامی [CH2CH(OH)]n بدست می آید. فیلامنت برای پرینت سه بعدی در قطرهای مختلف عرضه می شود اما از نظر شیمیایی PVA خالص بدون هیچ گونه افزودنی به غیر از عوامل رنگی است. برخی از تغییرات در وزن مولکولی بین تولید کنندگان طبیعی است – بر اساس مقدار n در فرمول شیمیایی متفاوت است. این تغییر در وزن مولکولی بر دما و چگالی مذاب تأثیر می‌گذارد بنابراین فیلامنت PVA Esun ممکن است دقیقاً همان ویژگی‌های فیلامنت PVA Flashforge را نداشته باشد.
فیلامنت PVA چه ویژگی هایی دارد؟
برخی از خواص مطلوب فیلامنت PVA عبارتند از:
- سفید در ظاهر (مگر اینکه با افزودن رنگ شده باشد).
- نیمه شفاف.
- مقاوم در برابر حلال ها و روغن های آلی.
- بسیار محلول در آب، بسته به درجه هیدرولیز در ساخت و وزن مولکولی آن.
- در مقایسه با بسیاری از پلیمرهای مورد استفاده در چاپ سه بعدی از نظر استحکام کششی دارای امتیاز بالایی است.
- انعطاف پذیرتر و مقاوم تر از بسیاری از پلیمرهای دیگر.
مقایسه خواص فیلامنت PVA
مقایسه خواص فیلامنت PVA با HIPS (پلی استایرن با ضربه بالا) و ABS (اکریلونیتریل بوتادین استایرن) در جدول 1 زیر نشان داده شده است:
جدول 1: مقایسه PVA در مقابل HIPS در مقابل ABS
| ویژگی | PVA | HIPS | ABS |
| قدرت نهایی | 78 مگا پاسکال | 32 مگا پاسکال | 40 مگا پاسکال |
| سفتی، سختی | کم | بالا | در حد متوسط |
| ماندگاری | کاملا بالا | بالا | کاملا بالا |
| حداکثر دمای سرویس | 75 درجه سانتی گراد | 100 درجه سانتیگراد | 98 درجه سانتی گراد |
| انبساط حرارتی | کاملا بالا | کاملا بالا | بالا |
| تراکم | 1.23 گرم بر سانتی متر مکعب | 1.03 – 1.04 گرم بر سانتی متر مکعب | 1.04 گرم بر سانتی متر مکعب |
| قیمت نسبی (این گروه) | بالا | در حد متوسط | کم |
| قابلیت چاپ نسبی | کاملا فقیر | در حد متوسط | بسیار خوب |
| دمای اکسترودر | 185 – 200 درجه سانتیگراد | 230 – 245 درجه سانتیگراد | 220 – 250 درجه سانتیگراد |
| هیگروسکوپیک | خیلی بالا | خیلی کم | خیلی کم |
| انحلال پذیری | در آب گرم بسیار حل می شود | بسیار محلول در D-Limonene | حلالیت مربوطه وجود ندارد |
محدودیت های پرینت سه بعدی با فیلامنت PVA چیست؟
فیلامنت PVA یک ماده پرینت نسبتاً خوب در طول فرآیند پرینت است. از PLA ( پلی لاکتیک اسید ) بادوام تر، قوی تر و مقاوم تر در برابر دما است. با این حال، مدل های ساخته شده از PVA عمر مفید کوتاهی دارند. در شرایط عادی، رطوبت را جذب می‌کنند، متورم می‌شوند و خیلی زودتر و به میزان بیشتری نسبت به چاپ‌های PLA نرم می‌شوند. اما در شرایط خشک PVA می تواند یک مصالح ساختمانی مفید باشد. برای فیلامنت پشتیبانی متاسفانه PVA بسیار گران است. همچنین فقط با فیلامنت های مدل خاصی که دمای ذوب مشابهی دارند سازگار است.
چرا فیلامنت PVA در پرینت سه بعدی استفاده می شود؟
ماهیت حلالیت فیلامنت PVA آن را به گزینه ای ایده آل برای داربست هایی تبدیل می کند که از ویژگی های آویزان پشتیبانی می کنند. یک مزیت دیگر این است که PVA به خوبی به فیلامنت های ساختمانی می چسبد و امکان پرینت دقیق و بدون افتادگی را فراهم می کند.
کلام آخر
در این مطلب سعی کردیم فیلامنت PVA را معرفی کنیم. همچنین تلاش کردیم برخی از ویژگی ها و کاربرد های این فیلامنت را در پرینتر سه بعدی برای شما شرح دهیم. در مطلب بعدی نیز تلاش می کنیم دیگر ویژگی های این فیلامنت را شرح دهیم همچنین این فیلامنت را با دیگر فیلامنت های پر کاربرد پرینتر سه بعدی مقایسه می کنیم. شما برای آشنایی با دیگر فیلامنت های جدید می توانید مطالب این سایت را مطالعه کنید.