在3D打印后處理流程中,支撐結構移除常被視為技術難點。針對這一問題,雙噴頭FDM3D打印機或多材料兼容工藝提供了創新性解決方案。采用可溶性支撐材料。這類材料具備在特定介質中溶解的特性(如水、化學試劑或有機溶劑),為復雜結構打印提供了高效替代方案。
水溶性支撐材料體系
聚乙烯醇(PVA)
聚乙烯醇(PVA)是FDM3D打印中處理復雜幾何結構的首選可溶性支撐材料。其核心優勢在于完全水溶性,可簡化后處理流程,避免使用刺激性化學品或人工物理移除操作。PVA的水溶特性還支持更復雜的設計自由度,提升模型視覺表現力與原型耐用性。該材料與PLA、尼龍等主流絲材具有良好的兼容性,適用于制造模具、裝飾件及概念模型。為確保打印質量,PVA需在45-60℃加熱床上進行,擠出溫度需控制在180-200℃之間。盡管存在吸濕性挑戰,但其透明、可降解、無毒及易溶解等特性仍使其成為特定場景下的理想選擇。
BVOH(丁烯二醇乙烯醇共聚物)
BVOH是FDM工藝中另一種高效水溶性支撐材料,尤其在傳統支撐難以移除或效果不佳時展現獨特價值。打印完成后,僅需將零件浸入熱水(建議溫度60-80℃),支撐結構即可實現100%完全溶解。該材料特別適用于微型模型、內部復雜腔體結構及珠寶等精細部件的打印。BVOH支持與PLA、ABS、PET-G、ASA及彈性絲材等多類材料協同使用,且溶解后可直接排入家庭下水道系統,具備環保優勢。為維持材料性能,需注意避光、干燥存儲,并快速使用以避免吸濕。
Aquasys系列(120/180)
Aquasys120由InfiniteMaterialSolutions研發,標志著支撐材料領域的技術突破。其專利配方融合水溶性聚合物與海藻糖多糖,在保持高熱穩定性的同時實現優異柔韌性。該材料在室溫水中溶解速度是PVA的兩倍,加熱至80℃時溶解效率可提升六倍。Aquasys120兼容PLA、CPE、ABS、ASA、TPU、PC-ABS、PP、PETG等廣泛材料,被譽為市場上適配性最強的支撐解決方案之一。其升級版Aquasys180則進一步拓展至高溫材料領域,可與PEEK、PEKK、PEI、PPSU等先進工程塑料協同使用。
有機溶劑溶解型支撐材料
HIPS(高抗沖聚苯乙烯)
HIPS是基于聚苯乙烯與聚丁二烯橡膠混合的熱塑性支撐材料,常用于FDM工藝。其核心特性在于可溶于有機溶劑(如檸檬烯),實現無機械干預的支撐移除。HIPS還具備耐熱性與半透明性,便于打印過程監控。但材料存在變色風險,且打印時可能釋放有毒煙霧,低溫性能較弱,需在通風環境中使用。
PVB(聚乙烯醇縮丁醛)
PVB作為支撐材料,尤其適用于內部復雜結構或需要隱蔽支撐的3D打印件。其化學溶解特性(如與異丙醇反應)可實現高效后處理,同時兼具粘合與表面平滑功能。PVB與PETG、尼龍等材料的兼容性提升了工藝靈活性,適用于對表面精度要求較高的場景。
堿性溶液溶解型支撐材料
ATP基聚合物(丙烯酸酯三元共聚物)
ATP基支撐材料需在堿性溶液(pH>7)中實現溶解,與PVA等水溶材料相比,對環境濕度敏感性更低。材料需避光存儲,但無需極端干燥條件。該類材料與ABS、ASA等工程塑料兼容,具體參數需參考制造商指南。打印后,通過添加專用活化劑(通常隨材料附贈)可加速堿性溶液中的溶解過程。典型代表如Zortrax的Z-SupportATP,提供完整的活化劑配套方案。
綜上,可溶性支撐材料通過差異化溶解機制(水溶、有機溶劑溶、堿性溶液溶),為3D打印復雜結構提供了多元化解決方案。材料選擇需綜合考慮主材類型、打印設備配置、后處理條件及環保要求,以實現效率與成本的平衡。
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