PVA یا پلی وینیل الکل، ماده ای است که به دلیل قابلیت حل شدن در آب، به طور گسترده در صنعت چاپ سه بعدی استفاده می شود. از این ماده به ویژه برای ساخت قطعات پشتیبان چاپ، هنگام استفاده از ماشین های اکسترودر دوگانه FDM استفاده می شود. این به کاربران آزادی بیشتری در طراحی قطعات با هندسه های پیچیده ارائه می دهد، بدون اینکه بر کیفیت چاپ تأثیر بگذارد. هرچه طراحی، جزئیات و قطعات کنسولی بیشتری داشته باشد، قطعه برای ساخت به تکیه گاه های بیشتری نیاز دارد. این راهنما به شما در درک بهتر خواص این ماده و همچنین نقش آن در پرینت سه بعدی برای به دست آوردن بهترین نتایج در هر پروسه‌ی تولید کمک می کند.
تولید و ویژگی های PVA در پرینت سه بعدی
در سطح فنی، PVA بخشی از خانواده پلیمرهای مصنوعی است، با این ویژگی که زیست تخریب پذیر است. این ماده با پلیمریزاسیون وینیل استات ایجاد می‌شود، که سپس هیدرولیز می‌شود تا ماده به شکل فیلامنت برای چاپ سه بعدی به دست آید. ظاهری شفاف و مایل به سفید دارد و در برابر روغن و گریس بسیار مقاوم است. این ماده علاوه بر داشتن خواص چسبندگی بسیار خوب مانند سایر ترموپلاستیک ها از جمله PLA، CPE یا نایلون، از استحکام کششی و انعطاف پذیری بالایی نیز برخوردار است. همچنین بی بو، غیر سمی و همانطور که گفته شد تجزیه پذیر است و برای انسان، حیوانات و محیط زیست بی خطر است.
به طور خاص، کشش 360٪ و استحکام کششی 22MPa دارد. بسته به رطوبت، PVA همچنین می تواند بسیار انعطاف پذیر و الاستیک شود، زیرا آب حکم یک نرم کننده را برای PVA دارد. PVA که در واقع شکننده است، زمانی که رطوبت از هوا یا آب به آن اضافه می‌شود، انعطاف‌پذیرتر می‌شود و کاملاً در آب حل می‌شود. در غیر این صورت ظاهری شفاف تا کرم رنگ دارد و در برابر روغن و گریس بسیار مقاوم است. پردازش آن در پرینت سه بعدی آسان است، زیرا، از بین گزینه های دیگر، غیر سمی و در واقع بی بو است، اگرچه ممکن است بوی کمی در حین چاپ ایجاد شود. با این حال، برای استفاده در پرینت سه بعدی، توجه به نقطه ذوب 230 درجه سانتیگراد و به ویژه دمای انحطاط 200 درجه سانتیگراد این ماده مهم است. در این دما، PVA شروع به کربنیزه شدن می کند که می تواند منجر به ایجاد لکه های سیاه بر روی قطعه‌ی چاپی شود.
پرینت سه بعدی با PVA
از جمله مزایای اصلی آن، همانطور که گفته شد، قابلیت انحلال آن است. در همین رابطه، قابل توجه ترین چیز این است که برای از بین بردن قطعات پشتیبان، فقط به آب نیاز دارد و نیاز به حلال هایی با ترکیبات پیچیده تر نیست. علاوه بر این، به هیچ سخت افزار اضافی نیاز ندارد. با این حال، باید به برخی از معایب PVA، که در مورد سایر مواد محلول نیز صدق می‌کند، اشاره کرد. یکی از این موارد حساسیت بالا به رطوبت است که می تواند مستقیماً روی مواد تأثیر بگذارد. برای اینکه خواص آن تغییر نکند، نگهداری آن در مناطقی که هوا به شدت کنترل می شود ضروری است. همچنین اگر نازل در هنگام اکسترود نشدن داغ بماند، PVA احتمال گرفتگی بیشتری دارد. همچنین بسیاری از کاربران آن را فیلامنتی گران قیمت می‌دانند، زیرا که نهایتا برای چاپ قطعات نهایی استفاده نمی‌شود، بلکه در مرحله‌ی پردازش، حل می‌شود.
علاوه بر این، برای دستیابی به زیرلایه‌ی خوب، PVA نیاز به گرم کردن سینی چاپ بین 45 تا 60 درجه سانتیگراد و رساندن اکسترودر به دمای بین 180 تا 200 درجه سانتیگراد دارد. علاوه بر این، همانطور که گفته شد، ذخیره سازی و انبارکردن آن بسیار مهم است. فیلامنت PVA باید همیشه در جای خنک و دور از نور و گرد و غبار محافظت شود. دمای مطلوب نگهداری 15-25 درجه سانتیگراد است. اگر ماده قبلاً رطوبت را جذب کرده است، لازم است قبل از چاپ، حدود 8 تا 12 ساعت در دمای 50-80 درجه سانتیگراد خشک شود. همچنین بهتر است با موادی با دمای ذوب مشابه مانند PLA یا PA چاپ شود.
نکته مهم دیگری که هنگام کار با این ماده باید در نظر گرفت، کانفیگوریشن اکسترودرها است. خنک کردن هات اِند PVA در حالت بیکار از تراوش و گرفتگی که در بالا ذکر شد جلوگیری می کند. علاوه بر این، توصیه می‌شود که فاصله top support clearance را روی 0 لایه تنظیم کنید تا فینیش سطح بهینه‌تری داشته باشید. از آنجایی که تکیه گاه ها حل می شوند، مهم نیست که در طول فرآیند ساخت به قسمت نهایی بچسبند. بهترین نتیجه زمانی به دست می آید که مواد تازه باشند و دائما خشک نگهداری شوند. به محض اینکه PVA رطوبت بیش از حدی جذب کرده باشد، این امر در حین چاپ، خود را با صداهای خش خش و روی جسم نهایی با پیچش، رشته، سوراخ، حباب و اکستروژن کم نشان می دهد.
برخلاف ذخیره سازی PVA، مرحله‌ی پردازش بسیار ساده است. به سادگی قطعه‌ی چاپ شده را در یک حمام آب قرار دهید و 1-2 ساعت صبر کنید تا قسمت‌های پشتیبان و نگه‌دارنده حل شوند. آب باید در دمای حمام باشد و سپس می توان آن را در راه آب ریخت، زیرا PVA، همانطور که در بالا ذکر شد، زیست تخریب پذیر است.
کاربرد و استفاده
به عنوان یک ماده محلول، PVA به عنوان یک مکمل در ساخت قطعات با هندسه پیچیده، و همچنین حفره های داخلی، مدل های مفهومی و قالب ایده آل است. نگه‌دارنده‌ها، کیفیت سطح را بهبود می بخشند و به قطعه‌ی اصلی امان می‌دهند تا به منظور بهبود خواص مکانیکی، تراز شود.
علاوه بر این، PVA با فراهم کردن امکان چاپ سه بعدی انواع قطعات، صرف نظر از اینکه چقدر طراحی پیچیده باشد، ماده ای است که در دنیای هنر نیز به طور گسترده برای ساخت مدل های تزئینی استفاده می شود. با این حال، این تنها کاربرد این فیلامنت نیست. حتی پیشرفته ترین صنایعی که با فناوری FDM برای ایجاد ابزار یا پروتوتایپ‌ها کار می کنند نیز به طور فزاینده ای مواد محلول را برای ساخت پشتیبان‌ها مور استفاده قرار می‌دهند.
سازنده و قیمت
فیلامنت PVA در ضخامت های استاندارد 1.75 و 2.85 میلی متر در بازار موجود است. هنگام خرید، مطمئن شوید که کدام ضخامت مطابق با قطر مربوطه هات‌اِند دستگاه خودتان است. می‌توانید قرقره های فیلامنت 500 گرمی را با قیمتی بین 30 تا 130 دلار تهیه کنید. با این حال، قیمت ها بسته به کارخانه‌ی سازنده متفاوت است. شرکت هایی که فیلامنت های PVA را ارائه می دهند عبارتند از Ultimaker، eSun، Formfutura، XYZprinting، BCN3D، PrimaCreator، MatterHackers، Polymaker، Makerbot و بسیاری دیگر.
از آنجایی که PVA بسیار گرانتر از PLA است، این نکته به دردتان می‌خورد: بسیاری از اسلایسرها، مانند Slic3r Prusa Edition، گزینه‌ای را ارائه می دهند که پشتیبانِ مستقیماً زیر قطعه‌ی اصلی (" interface layer") را با PVA چاپ کنید، اما بقیه قسمت‌های پشتیبانی را با PLA که ارزان تر است. به این ترتیب می توان میزان نصرف PVA و در نتیجه هزینه ها را کاهش داد.
دیدگاه خود را بنویسید