PVA-пластик: водорастворимые поддержки и настройки печати
PVA не годится для готовых изделий, зато растворяется в воде и снимает проблему удаления поддержек. Свойства материала, ограничения и параметры печати.
Материал, который печатают, чтобы растворить
PVA, поливиниловый спирт, занимает в 3D-печати особое место: из него не делают ни функциональных деталей, ни декоративных вещей. Это чисто вспомогательный пластик, единственная задача которого — служить поддержкой для основного материала и исчезнуть вскоре после печати.
Обычные поддержки доставляют много хлопот. Тонкостенные конструкции отрываются от стола, ломаются, гнутся и прилипают к соседним поверхностям, из-за чего многочасовая печать может сорваться. Если модель всё же получилась, поддержки приходится срезать ножом, кусачками, обтачивать надфилями, иногда применять растворители. С тягучими пластиками вроде PETG и ABS такая работа порой заканчивается порчей детали и повторной печатью. К тому же на прилегающих плоскостях остаются следы, а зачистить их без ущерба можно не на каждом материале.
PVA решает эту задачу иначе. На принтере с двумя и более соплами поддержки печатают водорастворимым пластиком, после чего готовую деталь опускают в воду на час-другой в зависимости от размера. Поддержки растворяются полностью, в том числе в местах, куда инструментом не добраться.
Свойства и ограничения
Главное и по сути единственное значимое свойство PVA — растворимость в воде. Поскольку изделие из него существует в лучшем случае несколько часов, химическая стойкость, устойчивость к ультрафиолету и нагреву значения не имеют. Выпускается материал в одном цвете — натуральном.
- Гигроскопичность. Пластик впитывает влагу из воздуха, набухает и «течёт», а при сильном увлажнении раскисает и теряет форму. Хранить его нужно в герметичном пакете, а перед печатью сушить.
- Цена. PVA может стоить до 20 раз дороже PLA, ABS и PETG, поэтому оправдан только на очень сложных и ответственных моделях.
- Температурный предел. Выше 210 °C материал превращается в смолу и способен вывести экструдер из строя.
- Безопасность. Вредных паров при печати не выделяет, применяется в пищевой промышленности как эмульгатор и в медицине.
Чтобы сократить расход, поддержки иногда печатают основным пластиком, а из PVA делают только несколько верхних слоёв, соприкасающихся с моделью. Подготовка такой модели заметно сложнее, но экономия существенная.
Параметры печати
По поведению PVA ближе всего к PLA: плавится при невысокой температуре, нормально держится на столе и хорошо спекается между слоями. Задумывался он как пара для ABS, но хорошо сочетается также с PLA и PETG.
| Температура экструзии | 160–190 °C |
| Предельная температура | 210 °C |
| Температура стола | как у основного пластика |
| Скорость печати | 30–60 мм/с |
| Высота слоя | 25–75 % диаметра сопла, оптимально 50 % |
| Время растворения в воде | час-другой, зависит от размера |
При холостых перемещениях над заготовкой экструдер рекомендуется приподнимать по оси Z, чтобы сопло не задевало уже напечатанные элементы. Если PVA ложится прямо на стол, поверхность покрывают 3D-лаком или другим адгезивом.
Какой принтер нужен
Для работы с PVA требуется как минимум два экструдера, а лучше две независимые печатные головки по схеме IDEX. В этом случае для каждого материала задаётся своя температура. Если же оба сопла стоят на одной головке, соседство легкоплавкого PVA с горячим пластиком становится проблемой: ABS, например, плавится при 230–260 °C, что выше допустимого для поливинилового спирта. По той же причине не советуют сочетать PVA с высокотемпературными материалами вроде HIPS и нейлона.
Более доступная замена
В теории поддержкой может служить любой пластик, который растворяется в жидкости, безвредной для основного материала. На практике подходящих пар мало: даже нерастворимый материал может набухнуть, потечь или разрушиться. Самой удачной считается пара HIPS и ABS. HIPS медленно, но растворяется в лимонене, на который ABS не реагирует, а стоит он несравнимо дешевле PVA. Способ менее эффективен, но работоспособен.
Кому подойдёт PVA
Материал дорог, требователен к хранению и сушке, а двухэкструдерная печать добавляет сложности в настройке. Взамен он позволяет за один проход получить цельное изделие с очень сложной геометрией, которое иначе напечатать зачастую невозможно. Начинающим PVA не рекомендуют, а опытным пользователям имеет смысл прибегать к комбинированной печати только тогда, когда без неё действительно не обойтись.