что такое pva пластик
PVA пластик для 3D-печати
Поливиниловый спирт (PVA) — искусственный, водорастворимый, термопластичный полимер. Главным компонентом для производства PVA является поливинилацетат (ПВА).
PVA пластик, является уникальным материалом для 3D-печати. Его главная особенность – способность полностью растворяться в воде. Из-за этой особенности PVA пластик практически непригоден в качестве материала для печати изделий, но идеально подходит для создания опорных структур (поддержек) для них. PVA пластик применяют в качестве поддержек для печати изделий из PLA (полилактида).
При использовании 3D-принтера с двумя экструдерами с помощью поливинилового спирта можно легко создать изделие с очень сложной внутренней и внешней геометрией, затем поместить его в воду и получить готовую модель без проведения длительной и сложной механической постобработки.
Время полного растворения PVA пластика зависит от размеров изделия и температуры воды, а также от интенсивности её помешивания.
PVA пластик обладает довольно интересными механическими свойствами. Его прочность зависит от влажности – чем ниже влажность, тем прочнее материал. При повышении влажности прочность уменьшается, но происходит увеличение эластичности PVA пластика.
Наиболее подходящей технологией для печати данным филаментом является FDM. Температура экструзии не должна превышать 160-175 °C, при ее превышении появляется риск возгорания материала.
PVA пластик производят из этиленового газа, этилового спирта или из нефтепродуктов. Готовый материал абсолютно нетоксичный и безопасный для человеческого здоровья.
Поливиниловый спирт очень гигроскопичный. Он начинает впитывать в себя влагу сразу после его распаковки. Поэтому перед использованием его желательно просушить несколько часов при температуре 60-80 °C. Это поможет избежать деформаций или выделения пара во время 3D-печати. Хранить PVA пластик рекомендуется в вакуумной упаковке.
PVA-пластик для печати
Поливиниловый спирт или «PVA-пластик» – уникальный расходный материал, существенно расширяющий возможности 3D-печати при использовании принтеров с двойным экструдером. PVA растворим в воде, что делает его совершенно непригодным для создания долговечных изделий, но позволяет использовать в качестве опорного материала при печати моделей сложной геометрической формы.
Пример использования временных опор. Удаление таких элементов вручную
потребует значительного времени и может ухудшить качество готовой модели
Одним из ограничений 3D-печати является невозможность «печати по воздуху», что осложняет создание навесных элементов. Такие технологии, как выборочное лазерное спекание (SLS), решают эту проблему за счет использования порошковых материалов распределяемых по всей площади рабочей камеры – неизрасходованный материал одного слоя служит поддержкой для элементов следующего слоя.
В случае же с FDM-печатью сам материал наносится выборочно. Соответственно, навесные элементы могут не иметь достаточной опоры – все зависит от угла отклонения и разрешения печати, но даже при оптимальном разрешении печать горизонтальных элементов большой длины (так называемых «мостов») возможна только в ущерб качеству или невозможна вообще. В таких случаях создаются искусственные временные конструкции, называемые «опорами» или «поддержками», предназначенные для удаления по завершении печати.
Гильбертов куб, напечатанный ABS-пластиком (серый) и PVA (белый)
К сожалению, механическое удаление таких конструкций оставляет следы на готовой модели, что приводит к необходимости последующей механической обработки. В худшем же случае, опоры могут вообще оказаться вне досягаемости механических инструментов. Последнее возможно при создании моделей со сложной открытой внутренней структурой.
В качестве наглядного примера можно использовать Гильбертов куб. Построение такой модели со стандартными опорами обернется кошмаром при попытке их удаления. К счастью, у владельцев FDM-принтеров с двойной печатной головкой есть более разумная опция: печать композитной модели с построением опор из водорастворимого пластика, то есть PVA.
В данном случае PVA служит в роли наполнителя пустот, поддерживающего слои рабочего ABS-пластика. Готовую модель будет необходимо выдержать в обычной воде до полного растворения PVA-пластика.
Композитная модель из ABS-пластика и PVA выдерживается в воде
Время выдержки может занять достаточно длительное время, достигающее нескольких часов. Период зависит от размера модели и температуры воды, но может быть сокращен за счет периодического или постоянного помешивания раствора.
PVA-пластик поставляется в виде стандартных катушек с нитью диаметром 1,75мм или 3мм. Рекомендуемая температура экструзии составляет 160-175°С. Превышение указанной температуры может привести к пиролизу.
PVA вырабатывается из различного сырья, включая этиленовый газ (выделяемый при созревании некоторых фруктов и овощей), этиловый спирт (тот самый, питьевой) и нефтепродукты, но в любом случае в готовом виде нетоксичен и не представляет опасности для здоровья.
Будучи водорастворимым, материал гигроскопичен (легко впитывает влагу), что следует учитывать при печати. Рекомендуется просушка материала перед печатью во избежание деформаций или выделения пара.
Готовая модель Гильбертова куба без наполнителя из PVA-пластика
Просушку можно осуществить даже в обыкновенной духовке: около шести часов при температуре 80 °С должно быть вполне достаточно для залежавшейся катушки. В целом же, рекомендуется хранить PVA в вакуумной упаковке.
В предложенном нами примере производилось полное наполнение с высоким расходом пластика.
Построение сетчатых опор позволило бы существенно сэкономить на дорогом материале.
Так как материал не предназначен для изготовления конечных изделий, цветные версии, как правило, недоступны. Материал поставляется в натуральном белом цвете.
Печать PVA пластиком
Филамент PVA хорош тем, что он быстро растворяется в обычной воде. Это было бы сомнительным преимуществом для целой модели, но вся суть PVA в том, что его используют как вспомогательный материал для геометрически сложных моделей. В этой роли он совершенно незаменим.
Начнём с банальной фразы о том, что всё новое – это хорошо забытое старое. Вот любимец современных мейкеров, термопластик PVA или поливиниловый спирт. Чисто химически это аналог всем известного канцелярского клея ПВА, которому просто немного поменяли состав, превратив в нить для 3D печати. Получился совершенно незаменимый материал для сколько-нибудь сложных моделей при FDM-печати.
Содержание:
Основное назначение PVA
FDM-принтер не может печатать в воздухе, и каждый последующий слой пластика должен опираться на предыдущий. Это не проблема, если вы печатаете что-то простое и монолитное, но когда модель имеет сложную геометрию со множеством выступающих частей, всем этим элементам понадобятся поддержки. Если они будут сформированы из того же материала (к примеру, PLA или ABS), то их удаление в ходе постобработки займёт немало времени: каждую нужно оторвать или отрезать. Одно неверное движение, и модель будет повреждена.
Здесь-то нам и пригодится печать двумя материалами – в большинстве случаев это PLA+PVA, хотя PVA также используют совместно с ABS и инженерными материалами. После отделения готового изделия от печатной платформы нужно просто поместить его в ёмкость с тёплой водой, и за короткое время все поддержки из PVA просто растворятся. Более того, места контакта основного материала с PVA не потребуют дополнительной постобработки, ни механической, ни химической – поверхность там будет ровной, гладкой и однородной.
Всё это обеспечивает мейкеру максимально широкие возможности для создания изделий со сложной геометрией, в том числе полых моделей. Если в качестве основного материала используется ABS или какой-то инженерный пластик, то, применяя PVA для поддержек, можно печатать составные и крепёжные детали (винтовые элементы, шестерёнки, сложные шарниры и так далее). Благодаря этим качествам PVA популярен не только у мейкеров-энтузиастов, но и у конструкторов, архитекторов, дизайнеров.
Свойства PVA
PVA – это, на первый взгляд, дружественный к пользователю материал. Он совершенно нетоксичен, не имеет запаха при плавлении и является биоразлагаемым, как и PLA. Полностью растворяется в воде при комнатной температуре, в растворе уксуса и других кислот органического происхождения. В зависимости от марки пластика рекомендуемая температура плавления для него будет от 160 до 210 °C, а температура печатной платформы – от 0 до 80 °C. Закрытая камера для печати не обязательна. Иными словами, требования к условиям печати у этого пластика невысокие. Он отлично показывается себя в паре с PLA – пожалуй, одним из самых простых в освоении видов филамента.
Большим преимуществом PVA перед другим распространённым материалом поддержки, HIPS, является то, что он работает в тандеме со многими пластиками, в HIPS – только с ABS.
При печати с использование PVA необходимо следить за температурой экструзии. Дело в том, что температуре выше 220 °C этот материал начинает разлагаться. Он приобретает свойства смолы и в таком состоянии может полностью вывести из строя экструдер.
Последняя особенность этого пластика – чисто финансовая. Вы уже догадались, что описанная выше схема печати потребует наличия принтера с двумя экструдерами или одним экструдером с двумя соплами, то есть про бюджетные модели принтеров можно забыть. Этот момент надо учитывать, если вы собираетесь печатать геометрически сложные изделия с использованием двух материалов. К тому же сам PVA стоит дороже, чем базовые пластики.
И всё же PVA был и остаётся одним из лучших решений для создания сложных объектов с помощью FDM-печати. Во многих случаях он оказывается просто незаменимым, поэтому с ним определённо стоит научиться работать.
Если вас интересуют оптимальные настройки печати для фирменного пластика PVA от Lider-3D, вы сможете найти их здесь.
REC PVA — особый филамент, способный облегчить 3D-печать деталей сложной формы. Это специализированный опорный материал, растворимый в воде и не требующий механической обработки.
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.
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.
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.
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.
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:
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.
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.
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.
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).
Подробнее о хранении и сушке филаментов из разных материалов рассказывается в статьях по ссылкам ниже:
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.
Что такое pva пластик
Пластик для 3D принтера PVA – обзор
Пластик для 3д принтера PVA – это универсальный материал поддержки, используемый при печати FDM устройствами объектов с повышенной сложностью геометрии. Он идеален при работе с полыми моделями, а также обладающими большим количеством филигранных выступов, которые могут быть повреждены или деформированы еще в процессе прототипирования. Для вашего удобства мы предлагаем небольшой обзор основных свойств этой разновидности филамента и фото, иллюстрирующие его использование.
Пластик для 3D принтера PVA – особенности материала
Пластик PVA – это аналог классического и знакомого с детства клея ПВА, адаптированный под требования аддитивного производства и превращенный в нить для 3Д принтера.
В основе изготовления – поливиниловый спирт, обладающий уникальными свойствами. Главной его особенностью является способность к быстрому растворению в обычной воде. Это минимизирует временные затраты на постобработку готовых объектов после завершения цикла печати – они не требуют механического или химического шлифования, отличаются высоким качеством ровной, однородной и гладкой поверхности.
Хранить его рекомендуется в сухой упаковке, минимизируя контакт с водой. Перед использованием нить рекомендуется просушить в обычной духовке или, что предпочтительнее, в гончарной печи. При температуре от 60 до 80 о С для эффективной просушки достаточно 6-8 часов.
Основные характеристики
Материал отличается следующими основными свойствами:
Области применения пластика PVA
Нить ПВА используется в основном для создания опорных и поддерживающих структур при печати PLA и ABS пластиком на принтерах, оснащенных 2-мя экструдерами. Филамент выпускается в удобных катушках различного размера диаметром 1,75 или 3 мм, что гарантирует возможность его использования при печати объектов любой сложности.
Основная область использования материала – аддитивное производство составных и крепежных деталей (винтовых элементов, шестеренок, шарниров со сложной геометрией). Ему отдают предпочтение специалисты в области реверсивного и промышленного инжиниринга, дизайнеры, конструкторы, архитекторы.
Экологичность и безопасность этой разновидности пластика позволяет применять ее также в процессе обучения основам 3D моделирования в школах, технических и инженерных вузах.
В ассортименте нашего интернет магазина 3DMall представлен широкий выбор ПВА производства различных компаний. Стоимость филамента зависит преимущественно от веса катушки. Наибольшей популярностью среди профессионалов пользуется пластик, предлагаемый такими известными брендами, как REC и eSUN. Их продукция отличается высоким качеством и приемлемой ценой. Заказать пластиковую нить в любом необходимом количестве можно также с доставкой в один из пунктов выдачи, расположенных в крупных городах страны, или с использованием услуги адресной доставки.