Все о 3D печати винилом (PVC)

Если вы хотите напечатать на 3D принтере деталь для ремонта сантехники или создания водного объекта, почему бы не изготовить ее из того же материала, из которого изготавливаются обычные пластиковые трубы: ПВХ (PVC).

Этот пластик используется для сантехники с 1950-х годов в качестве альтернативы традиционным материалам, таким как железо и медь. Преимущества труб из ПВХ включают их легкий вес, долговечность, устойчивость к коррозии и низкую стоимость. Сегодня ПВХ является стандартным материалом для систем водоснабжения и водоотведения в жилых, коммерческих и промышленных зданиях.

ПВХ или поливинилхлорид (также называемый винилом) — это универсальный материал с широким спектром применения, включая виниловые пластинки (помните их?), виниловые полы и сайдинг, а также синтетические ткани. И вы можете печатать этим материалом на 3D принтере, если серьезно отнесетесь к мерам безопасности.

Особенности и преимущества винила

ПВХ обладает относительно уникальным сочетанием характеристик, что делает его особенно полезным в определенных областях применения, таких как сантехника и наружные проекты, связанные с водой (дождем) и ультрафиолетовым излучением (солнцем).

Характеристики ПВХ

• Огнестойкость
• Химическая стойкость (к маслам, солевым растворам и воде)
• Высокая ударопрочность
• Хорошие механические свойства (функциональность, прочность, жесткость)
• Пригодность для использования в электроприборах
• Низкое влагопоглощение

Технические характеристики ПВХ также впечатляют.

• Прочность на растяжение: 45–55 МПа
• Модуль упругости при растяжении: 2000–4000 МПа
• Удлинение при растяжении: 13%
• Прочность на изгиб: 60–80 МПа
• Модуль упругости при изгибе: 1500–3000 МПа
• HDT (0,45 МПа): 60–80 °C
• HDT (1,8 МПа): 50–70 °C

Материалы для 3D печати PVC

Несмотря на преимущества, которые материал обеспечивает в конечных 3D печатных деталях, на рынке обычно можно найти только одну марку нити ПВХ: Vinyl 303 от Fillamentum. Почему? Сложность и опасность печати.

Все пластиковые нити для 3D печати выделяют едкие пары, но некоторые из них более опасны, чем другие. Одной из основных проблем, связанных с производством ПВХ, является выделение хлорного газа. При 3D печати с ПВХ выделяется меньше хлора, чем при других методах производства, но его всегда следует использовать с 3D принтером с закрытым корпусом и в хорошо проветриваемом помещении. Если вы случайно вдохнете пары, необходимо выйти на свежий воздух, а при необходимости обеспечить подачу кислорода.

В 9-страничном паспорте безопасности Fillamentum, который прилагается к покупке Vinyl 303, говорится следующее:

Винил обладает острой токсичностью для кожи и при проглатывании.

Не используйте в осветительных приборах

Обеспечивайте хорошую вентиляцию рабочего места. Если вентиляция недостаточна, используйте автономный дыхательный аппарат.

Винил может вызвать повреждение органов при длительном или многократном воздействии.

HEPA-фильтра на вашем 3D принтере недостаточно для защиты от паров ПВХ. Для смягчения хлорного газа требуется активированный уголь или аналогичная газовая фильтрация.

Также хорошей идеей будет надевать маску и защитные перчатки при работе с ПВХ, надевать лабораторный халат, который вы снимаете и стираете после печати, и мыть открытые участки кожи с мылом после печати.

Рекомендации по печати

Поскольку 3D печать ПВХ встречается редко, вы не найдете рекомендаций по печати для этого материала. Единственные рекомендации по печати от производителя следующие:

Температура сопла: 215–230 °C

Температура стола: 80 °C

Используйте только латунное сопло

Скорость: 40–60 мм/с

Вентилятор охлаждения детали: 0–50 %

Поверхность подогреваемого стола: пластина PEI, зеркало/стекло

Клей: Magigoo, клей на основе ПВА

Края 10 мм/плот

Печать мостов может быть сложной, поэтому рекомендуется использовать опоры, так как это действительно помогает и позволяет избежать сбоев печати.

Более прочные детали можно получить, используя температуру около 230°C и выключенный вентилятор охлаждения детали, чтобы адгезия слоев была больше.

Печать очень мелких деталей — сложная задача. Рекомендуется избегать этого в моделях, поскольку печать мелких деталей может привести к засорению сопла из-за небольшого расхода материала.

Устойчивость и альтернативы

PVC не является широко используемым материалом в 3D печати из-за его токсичных выбросов и того факта, что он разъедает сопла из нержавеющей стали (всегда используйте латунь). Существуют более безопасные материалы для использования, независимо от того, где будут применяться детали.

На самом деле, при рассмотрении воздействия ПВХ на окружающую среду важно оценить весь жизненный цикл, включая добычу сырья, производство, использование и утилизацию по окончании срока службы. ПВХ можно перерабатывать, и усилия по переработке помогают смягчить некоторые экологические проблемы, связанные с его производством и утилизацией, но утилизация виниловых изделий вызывает опасения по поводу воздействия на окружающую среду. В результате были предприняты попытки найти более экологически чистые альтернативы.

Вместо ПВХ обычно используется несколько альтернативных пластиков, особенно когда экологические проблемы или особые свойства материала являются приоритетными. Вот некоторые альтернативы.

HDPE (полиэтилен высокой плотности)

HDPE — это распространенная альтернатива ПВХ для наружного применения и водопроводных труб благодаря своей прочности и устойчивости к коррозии. Он может выдерживать воздействие суровых погодных условий, что делает его пригодным для наружного применения. HDPE — это гибкий материал, который может быть полезен в ситуациях, когда требуется некоторая гибкость, например, в водопроводных трубах, которые должны выдерживать движение грунта. Этот пластик также легче ПВХ, что может упростить обработку и установку.

PP (полипропилен)

PP — универсальный пластик, используемый в различных областях, включая упаковку, текстиль и автомобильные компоненты. Он известен своей высокой температурой плавления и устойчивостью к химикатам.

PC (поликарбонат)

PC — прозрачный и прочный пластик, известный своей ударопрочностью и оптической прозрачностью. Обычно используется для 3D печати осветительных приборов.

PETG (полиэтилентерефталатгликоль)

PETG обычно используется для высокопрочных изделий и обладает относительной гибкостью и термостойкостью.

TPE

Термопластичные эластомеры (TPE) сочетают в себе характеристики резины и термопластиков. Он используется в областях, где требуются гибкость и эластичность, например, в автомобильных компонентах и ​​медицинских устройствах.

Заключение

Очевидно, что печать на PVC возможна, но пока недостаточно развита, чтобы сделать ее широкодоступной. Это может быть связано с тем, что изделия из ПВХ можно купить по очень конкурентоспособным ценам, и поэтому время, материал и электричество, которые потребуются для печати с его помощью, могут не окупиться на данный момент.

Также может быть, что стандарты безопасности, требуемые для этого материала, практически недостижимы при использовании обычных любительских принтеров — токсичные пары являются одной из самых больших опасностей. Плюс, для большинства проектов есть множество альтернатив.

На данный момент очевидно, что еще предстоит проделать большую работу по модификации технологии 3D печати с использованием ПВХ, чтобы сделать ее легкодоступной и готовой к коммерциализации.

Наши предыдущие статьи: