HIPS 3D-printfilament uitgelegd:materialen, eigenschappen en toepassingen

HIPS (High Impact Polystyreen) wordt gemaakt door polybutadieenrubber en puur polystyreen te combineren. HIPS is een thermoplastisch materiaal dat een aantal unieke kenmerken bezit die niet door de meeste filamenten worden gedeeld, waaronder:lage hygroscopiciteit; oplosbaarheid in d-limoneen (een chemisch oplosmiddel); en goede slagvastheid. HIPS heeft het voordeel dat het kosteneffectief, snel afdrukbaar en duurzaam is. Als bijkomend voordeel kan het dienen als ondersteuningsmateriaal voor 3D-geprinte ABS-onderdelen.

HIPS is gemaakt door Johann Eduard Simon, een Duitse apotheker. De hars van een amberboom genaamd storax werd genomen en gesynthetiseerd. Het resultaat van de synthese was een olieachtige substantie. Enkele dagen later werd de substantie tot zijn verbazing dikker en werd geleiachtig. Deze stof noemde hij styreenoxide. Het duurde echter bijna een eeuw voordat het product in industriële toepassingen werd gebruikt.

Momenteel wordt HIPS in een grote verscheidenheid aan industrieën gebruikt om consumentenproducten te produceren, waaronder:speelgoed, elektronische componenten, fietskarren en voedselverpakkingen. In dit artikel wordt het gebruik van HIPS voor 3D-printen in detail besproken:de samenstelling, eigenschappen, beperkingen en toepassingen ervan, evenals enkele tips voor succesvol printen met HIPS-filamenten.

Wat is HIPS 3D-printen?

Hoewel HIPS-filament op zichzelf kan worden gebruikt om 3D-onderdelen te printen, wordt het vooral gebruikt voor het printen van gemakkelijk te verwijderen steunen voor overhangende structuren in onderdelen die zijn geprint van andere kunststoffen. HIPS wordt meestal gecombineerd met ABS als het belangrijkste printmateriaal. Ondersteuningsstructuren bedrukt met HIPS kunnen van het geprinte hoofdonderdeel worden verwijderd door ze op te lossen in d-limoneen zonder te schuren of te schrobben. Dit kenmerk is de reden waarom het wordt gebruikt als draagstructuur met ABS:ABS voor het belangrijkste bedrukte deel en de gemakkelijk oplosbare HIPS voor tijdelijke printondersteuningen.

Raadpleeg onze handleiding Hoe werken 3D-printers voor meer informatie.

Wat is de samenstelling van HIPS-filament?

HIPS combineert de chemische eigenschappen van polybutadieenrubber en puur polystyreen. Polybutadieenrubber staat bekend om zijn elasticiteit. Zuiver polystyreen staat daarentegen bekend om zijn hardheid. Het resultaat van deze combinatie is een stevig materiaal dat niet snel breekt vanwege de relatief hoge treksterkte. 

Om HIPS te bereiden, wordt butadieen selectief gepolymeriseerd in styreen. Dit proces wordt bereikt in aanwezigheid van een chemische katalysator genaamd neodymiumbis(2-ethylhexanol)fosfonaat/diisobutylaluminiumhydride/diethylaluminiumchloride.  De prepolymeeroplossing moet een hoog cis-1,4- en een laag styreengehalte van respectievelijk 96,6% en 1,01% hebben. De resulterende chemische oplossing wordt opnieuw gepolymeriseerd met styreen, maar dit keer op een grondige manier.

Wat zijn de eigenschappen van HIPS-filament?

Enkele eigenschappen van HIPS zijn:

1. HIPS is gemakkelijk vervormbaar en bewerkbaar en werkt goed met een reeks lijmen.
2. Het is duurzaam en heeft een goede slagvastheid.
3. Het is een oplosbaar dragermateriaal dat oplosbaar is in d-limoneen.
4. HIPS is voedselveilig en kan daarom worden gebruikt als verpakkingsproduct in de voedingsmiddelen- en drankenindustrie.
5. Een van de gunstige eigenschappen van HIPS is het gemak van opbergen. In tegenstelling tot de meeste filamenten, die vocht absorberen bij blootstelling aan lucht (ze zijn hygroscopisch), blijft HIPS stabiel bij blootstelling aan vocht.
6. De smelttemperatuur ligt tussen 220 en 250 °C.

Vergelijking van HIPS-filamenteigenschappen

Tabel 1 hieronder vergelijkt de eigenschappen van HIPS-filamenten met andere filamentmaterialen: