PVA-filament bij 3D-printen:eigenschappen, toepassingen en belangrijkste voordelen

In de 3D-printsector is PVA 3D-filament (polyvinylalcohol) een uiterst belangrijke materiaalfamilie. De wateroplosbaarheid ervan is zeer waardevol omdat het mogelijk maakt steunsteigers te printen op dual/multi-extrudermachines en deze later gemakkelijk te verwijderen. PVA biedt verschillende nuttige eigenschappen die het bijna perfect maken als ondersteuningsmateriaal. Deze omvatten:hoge wateroplosbaarheid, hoge plakkerigheid in gesmolten toestand en een printtemperatuurbereik van 180-210°C. 

PVA werd voor het eerst geproduceerd door Fritz Klatte en gepatenteerd in Duitsland in 1912. De eerste commercialisering vond plaats in Japan eind jaren dertig, toen het bedrijf Kuraray goedkope Vinylon- en Kuralon-vezels produceerde. Deze waren er in verschillende niveaus van onoplosbaarheid en pasten elk voor een andere toepassing. Sommige PVA-vezels zijn gemaakt om:beton te modificeren, rubber te versterken of glasvezel beter bestand te maken tegen schokken en krimp. 

De basisvorm van PVA is poeder. Door dat basismateriaal te smelten en te extruderen ontstaat het 3D-printfilament. Dit filament is zeer uniform qua eigenschappen en wordt verkocht in verpakkingen die blootstelling aan luchtvochtigheid voorkomen. Een dergelijke blootstelling zou het materiaal aantasten en de filamentrollen doen stollen tot een zachtere massa. In dit artikel wordt PVA 3D-printfilament verder besproken en de samenstelling, eigenschappen en aanbevolen 3D-printerinstellingen onderzocht.

Wat is PVA 3D-printen?

Binnen het domein van 3D-printen wordt PVA uitsluitend gebruikt om steunsteigers te bouwen. Het dient ter ondersteuning van structuren die anders onmogelijk of onhandig zouden zijn om te printen. Zodra het bedrukken klaar is, kunnen de dragers worden weggespoeld. PVA-steunen worden geëxtrudeerd door een tweede extruder, maar zijn verder op precies dezelfde manier opgebouwd als het primaire materiaal van het onderdeel. Raadpleeg onze gids over alles wat u moet weten over 3D-printen voor meer informatie.

Wat is de samenstelling van PVA-filament?

Het typische PVA 3D-printfilament dat op Amazon verkrijgbaar is, is puur PVA (polyvinylalcohol) uit één enkele bron of een mengsel van verschillende PVA-materialen. Deze PVA-materialen zijn bedoeld om de juiste balans tussen hechting, sterkte, wateroplosbaarheid en smeltvloei-eigenschappen te bereiken. PVA is een synthetisch polymeer afgeleid van de hydrolyse van polyvinylacetaat met de nominale formule [CH2CH(OH)]n.  

Filament voor 3D-printen wordt in verschillende diameters geleverd, maar is chemisch zuiver PVA zonder andere toevoegingen en copolymeren dan kleurstoffen. Enige variatie in het molecuulgewicht is normaal tussen fabrikanten; deze varieert op basis van de n-waarde in de chemische formule. Deze variatie in molecuulgewicht heeft invloed op de smelttemperatuur en dichtheid, dus Esun PVA-filament heeft mogelijk niet precies dezelfde eigenschappen als bijvoorbeeld Flashforge PVA-filament.

Wat zijn de eigenschappen van PVA-filament?

Enkele van de gewenste eigenschappen van PVA-filament zijn:

1. Wit van uiterlijk (tenzij gekleurd door toevoeging).
2. Doorschijnend.
3. Bestand tegen organische oplosmiddelen en oliën.
4. Zeer goed oplosbaar in water, afhankelijk van de mate van hydrolyse bij de productie en het molecuulgewicht.
5. Hoge beoordeling voor treksterkte, vergeleken met veel polymeren die worden gebruikt bij 3D-printen.
6. Flexibeler en slijtvaster dan veel andere polymeren.

Vergelijking van PVA-filamenteigenschappen

Een vergelijking van de PVA-filamenteigenschappen met HIPS (high impact polystyreen) en ABS (acrylonitril-butadieen-styreen) wordt weergegeven in Tabel 1 hieronder: