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Les matériaux ABS et PLA sont les protagonistes de l'impression 3D , occupant presque la vue de la plus grande partie des ingénieurs, mais les filaments solubles d'eau ne sont généralement pas accordés. En fait, il modifie également silencieusement la structure de support avec ses caractéristiques de dissolution uniques. Cet article vous amènera à explorer ce créneau mais en profondeur en profondeur, et l'analysera à partir des types et des compétences d'utilisation des matériaux solubles dans l'eau.
Qu'est-ce que le filament soluble dans l'eau?
Le filament soluble dans l'eau est un matériau d'impression 3D qui peut fondre dans l'eau. Les gens l'utilisent pour imprimer la structure de support du modèle . Lorsque vous imprimez la structure creux en spirale, le modèle entier est trempé dans 40 ℃ d'eau. Ces supports aussi précis que les toiles d'araignée disparaîtront automatiquement dans les 6 heures, et la finition de surface sera améliorée de 300% par rapport au traitement manuel!
À l'heure actuelle, les filaments polyvalents solubles dans l'eau sont PVA, BVOH et les hanches. Le PVA doit être trempé dans de l'eau tiède pendant plusieurs heures à fondre, mais il convient à une utilisation avec des matériaux PLA courants. Bvoh fond plus rapidement dans l'eau froide et peut être nettoyée en deux heures, mais le prix est plus cher que PVA. Les deux matériaux ont peur de l'humidité et doivent être stockés dans des sacs scellés à des moments ordinaires. Le matériau des hanches ne peut pas être fondu directement avec de l'eau et nécessite des solvants chimiques spéciaux.
Quels sont les types de filaments solubles en eau commune?
1.Pva Material
Le matériau PVA est un type représentatif de matériau de filament soluble dans l'eau . Il peut être dissous dans l'eau à température ambiante, mais il doit être trempé pendant 4 à 8 heures. La température de la buse doit être stable entre 190 ℃ -220 ℃ pendant l'impression. Il est sensible à l'humidité de l'air et est facilement humide et détérioré lorsque l'humidité dépasse 30%. Il faut éviter le stockage à long terme dans un environnement humide. Le matériau PVA convient pour fabriquer des structures de support pour des modèles complexes avec du matériau PLA.
2.BVOH MATÉRIAUX
bvoh est plus durable que PVA. Il peut être dissous dans l'eau froide à 20 ℃ pendant pas plus de 2 heures, et sa résistance à l'humidité est supérieure à 50% plus élevée que celle de la PVA. La température d'impression est plus élevée (210-230 ℃), ce qui convient aux modèles qui doivent être résistants aux températures élevées. Dans le même temps, la température d'impression ne doit pas être inférieure à 210 ℃, ce qui est facile à bloquer la buse.
3. dIps Materials
Le matériau des hanches appartient à des matériaux de support basés sur le solvant. Si vous souhaitez utiliser des matériaux solubles dans l'eau pour imprimer l'ABS, c'est le meilleur choix, et il doit être dissous à l'aide de D-limonène. Nous trempons le modèle en solvant pendant 30 à 60 minutes, attendons que la structure de support se ramollisse complètement, puis retirez-la et nettoyez-la.
Lorsque vous utilisez des hanches (un matériau soluble dans l'eau), le solvant D-limonène est volatile et la circulation de l'air doit être assurée dans l'environnement de fonctionnement. Il est recommandé d'équiper un masque à gaz et des gants résistants à la corrosion. Le liquide déchet doit être recyclé selon les normes de traitement chimique et il est interdit d'être déchargé directement dans le système d'égout.
Pourquoi utiliser des supports solubles dans l'eau dans des impressions 3D complexes?
1. adaptabilité géométrique
Les échafaudages solubles dans l'eau créent automatiquement l'arbre comme des structures de support via des plugins logiciels tels que Cura et Fillmentum. Cette structure peut étroitement adhérer à la surface des modèles complexes.
S'attaquer à la question de l'extrême surplomb: pour les pièces avec des angles de surplomb inférieurs à 15 degrés (tels que la surface de la lame de turbine ), les croisés peuvent prévenir les matériaux s'arrêter ou la rupture pendant les prises.
Application de cas: LS a réussi à obtenir une structure de canal de refroidissement de maille de précision de 0,2 mm en utilisant un support soluble dans l'eau dans l'impression prototype d'une certaine composante aérospatiale.
2. Amélioration du raffinement de la surface
La valeur de rugosité de la surface de contact entre le support soluble dans l'eau et le modèle peut être contrôlée à moins de 3,2 microns, ce qui est plus de deux fois plus lisse que les supports traditionnels.
Optimisation de la surface de contact: Une fois le support se dissolve, seules de légères traces sont laissées à la surface du modèle. Essuyez avec un chiffon humide pour obtenir une douceur qui peut être directement peinte.
Percée dans le domaine médical: Dans un certain projet d'impression de l'oreille artificielle , la surface de la structure du cartilage soutenu par un échafard soluble dans l'eau peut être directement utilisé pour le flipper en silicone sans avoir besoin de pollution secondaire.
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Comparaison des données:
Une fois le support traditionnel retiré, il y a des rondelles à la surface (rugosité ≥ 6,3 μm). Après le démantèlement du support soluble dans l'eau, Il s'approche de la surface d'impression d'origine (rugosité ≤ 3.2 μm).
3. Mise à niveau complète de l'efficacité
Après avoir adopté un support soluble dans l'eau, les utilisateurs peuvent réduire le temps de post-traitement de plus de 70%. Cela est particulièrement évident pour les modèles avec des structures internes.
Comparaison des coûts temporels:
Processus de production
Le support traditionnel prend du temps
stent stent stent en temps
supprimer le support
45 minutes / pièce
Faire tremper pendant 5 minutes
Traitement de surface
Polissage de 30 minutes
Essuyez pendant 2 minutes
Applications structurelles spéciales:
Modèle de circuit d'huile automobile: Après la dissolution du support, le tuyau plié avec un diamètre intérieur de 0,8 mm est entièrement conservé.
Prototype de la montre mécanique: 32 ensembles d'engrenages imbriqués peuvent être complètement retirés en même temps.
Réduction des coûts de main-d'œuvre: Selon LS ' Projet de production par lots Les données, l'utilisation de supports solubles dans l'eau ont réduit le coût de main-d'œuvre unique de 8,7 $ à 2,1 $
Méthodes d'amélioration spécifiques pour le processus de fonctionnement LS
Processus de production du prototype de l'hélice du drone:
Voie traditionnelle: Le démantèlement manuellement du support a entraîné la déformation de trois lames d'hélice. Il faut 2 heures pour réparer la surface. Le taux de ferraille final est de 25%.
Schéma de soutien soluble sur l'eau: Faire tremper dans 60 ℃ l'eau tiède pendant 90 minutes et se séparer automatiquement. Le nettoyage de l'écouvillon du coton prend 5 minutes pour répondre aux exigences d'assemblage. Le taux de ferraille est tombé en dessous de 2%.
Précautions:
Contrôle de la température de l'eau: il est recommandé d'utiliser un réservoir d'eau à température constante (avec une erreur de ± 2 ℃). Temps de dissolution: tremper pendant 15 minutes par millimètre d'épaisseur de stent. Traitement des eaux usées: La solution PVA doit être autorisée à s'installer pendant 24 heures avant d'être déchargé.
comment empêcher l'absorption d'humidité du filament pendant l'impression?
1. système d'alimentation scellé
Il est recommandé d'utiliser un système d'alimentation avec une boîte de séchage scellée (comme Prusa MMU3). Ce système stocke le filament dans un environnement fermé avec une humidité inférieure à 15%.
Principe de travail: Le dessiccant de gel de silice changeant de couleur est placé dans la boîte de matériau (remplacer lorsque le bleu devient rouge). Le tube d'alimentation utilise un joint en caoutchouc pour empêcher l'air d'entrer. Le filament passe par un canal fermé de la boîte de séchage à la tête d'impression.
Comparaison des effets: la teneur en humidité de pva water soluble filament Store dans une grille ouverte ordinaire pour 3 jours a atteint 8%, tandis que le contenu d'humeur de la scellage à 3 jours pour 3 jours a atteint 7%, tandis que le contenu d'humeur de la scellage de 2 jours pour 2 jours a atteint un 7%, le contenu d'humeur du contenu de scell jours.
2. système de surveillance de l'humidité indigente
Configuration de l'équipement: un détecteur d'humidité de haute précision est installé à l'intérieur de l'imprimante. La sonde détecte les données environnementales toutes les 5 minutes et l'erreur de mesure ne dépasse pas ± 3% de la valeur d'humidité.
Alarme de déclenchement:
Lorsque l'humidité de l'environnement de stockage du matériau PVA dépasse 35% et que celle du matériau BVOH dépasse 45%, le système de contrôle éclairera le voyant d'équipement, puis enverra une notification push au téléphone mobile de l'opérateur et, enfin, suspendre automatiquement le travail d'impression. Ce mécanisme d'alerte précoce peut empêcher les matériaux hygroscopiques de pénétrer dans la buse à haute température pour produire des bulles et une éclatement, et éviter les défauts de cratère de la lune à la surface des parties imprimées .
Fonction de liaison: Certains équipements de qualité industrielle peuvent démarrer automatiquement le chauffage de la boîte de matériau (40 ℃ circulation de l'air chaud).
Cas de fonctionnement: Les données mesurées d'un espace de créateur ont montré que le taux de défaillance de l'impression due à l'humidité était réduit de 27% à 6% après l'installation du système de surveillance.
3. Méthode de séchage d'énergie
Filament PVA: Nous devons mettre le filament soluble dans l'eau PVA dans un four à température constante de 60 ℃, le poser à plat sur la grille métallique (le chevauchement est interdit) et continuer à sécher pendant 4 heures. Lorsque le poids ne diminue plus, il peut être arrêté.
Bvoh Filament: Utilisez un pistolet à air chaud de 50 ℃ pour le faire sauter dans un cycle, ou mettez-le dans un sèche-linge pendant 2 heures. Lorsque la surface n'est pas collante, cela prouve que le filament BVOH est revenu à la normale.
Précautions:
N'utilisez pas de chauffage micro-ondes (il provoquera la carbonisation locale). Après le séchage, il doit être refroidi à température ambiante avant utilisation. Chaque rouleau de filament peut être séché à plusieurs reprises jusqu'à 3 fois.
5.Ansiliaire des techniques résistantes à l'humidité
Stockage quotidien: il est recommandé de réfrigérer des filaments non ouverts (5-10 ℃), et pour les filaments ouverts, ils doivent être emballés dans des sacs d'auto-sceau et ajouter 2 paquets de dessiccants.
Méthodes pour la saison des pluies: Placez un déshumidificateur autour de l'imprimante et contrôlez le temps de changement de matériau dans les 3 minutes à chaque fois
Méthode d'auto-test rapide: Mettez d'abord le filament soluble à l'eau de 20 cm dans un sac scellé, secouez-le vigoureusement et observez si le sac est brouillé. En cas de brassage, cela signifie que la teneur en humidité dépasse la valeur de sécurité.
Quelles modifications de l'imprimante sont nécessaires?
1. Solution du système de mozue de base
correspondance de buse principale et auxiliaire:
La buse principale utilise une buse standard de 0,4 mm et est responsable de l'impression du matériau principal du modèle (comme le PLA ou l'ABS). La buse auxiliaire utilise une buse de 0,6 mm de large oreille, qui est dédiée à l'extrudage d'un filament soluble dans l'eau (comme PVA / BVOH). La distance entre les deux buses doit être ajustée à moins de 1,5 mm pour empêcher la collision pendant le mouvement.
Contrôle de température précis:
La buse principale et la buse auxiliaires nécessitent des modules de chauffage indépendants. Par exemple, lors de l'impression PLA, la buse principale est chauffée à 210 ° C, tandis que la buse auxiliaire imprime PVA à 200-220 ° C (la différence de température ne dépasse pas ± 10 ° C). Il est recommandé d'ajouter un dissipateur de chaleur en cuivre à la buse auxiliaire pour empêcher la température élevée d'affecter la stabilité des matériaux solubles dans l'eau.
Isolement du transport des matériaux:
Le chemin de la mangeoire à la buse doit être complètement séparé. Utilisez un tube de guidage en téflon pour empêcher le PLA de contacter avec des filaments solubles dans l'eau et d'absorber l'humidité. Test requis après modification: Imprimez en continu pendant 8 heures et vérifiez si les gouttelettes d'eau se condensent dans le tube de guidage.
2. mesures de modification de la pollution de l'Antille
Installation du couvercle d'isolement à haute température:
Installez une chicane en forme de U en matériau de silicone entre les deux buses. Le déflecteur doit résister à une température élevée de 300 ℃, rétrécit automatiquement lorsque la buse fonctionne et se développe à l'isolat au ralenti. Méthode d'essai: chauffer les deux matériaux à 230 ℃ en même temps et observer s'il y a un dessin de fil et une adhérence dans les 30 minutes.
Fonction de nettoyage automatique:
Une brosse de nettoyage rotative est installée sur la buse auxiliaire. Une fois que chaque couche de structure de support est imprimée , le pinceau grattera automatiquement les débris de filaments solubles dans l'eau restant dans la buse. Il est recommandé de nettoyer manuellement la tête de pinceau avec des cotons d'alcool chaque semaine pour empêcher le dépôt de carbone d'affecter l'effet de nettoyage.
Système d'alimentation résistant à l'humidité:
Une petite boîte de séchage est installée sur le chemin d'alimentation du filament soluble dans l'eau, et le gel de silice qui change de couleur est placé à l'intérieur. Lorsque le gel de silice passe du bleu au rose, cela signifie que l'humidité dépasse 20% et doit être remplacée immédiatement. Données mesurées réelles: le taux de rupture des filaments PVA est réduit de 85% après l'installation.
3. Détails d'optimisation de la plate-forme d'empreinte
Conception de la plaque de base composite:
La couche inférieure de la plaque de base conserve le revêtement PEI (adapté à la fixation du matériau ordinaire), et un ruban de masquage bleu larmoyable est collé sur la surface. L'épaisseur du ruban est contrôlée à 0,1 mm. Trop épais provoquera l'erreur d'étalonnage de la hauteur de la buse. Les tests montrent que cette conception rend la structure de support plus facile à décoller et que le temps de retrait est raccourci de 50%.
Réglage de la température zonée:
Lors de l'impression des supports solubles dans l'eau, la température de la plate-forme est réduite de 60 ℃ à 50 ℃ conventionnelle. Le refroidissement local peut être réalisé en collant du papier d'aluminium sous le ruban pour empêcher le matériau de support de coller trop fermement. Preuve de cas: après refroidissement, le résidu de support est réduit de 70%.
Conseils de prétraitement de surface:
Sprayer la colle solide diluée (concentration 5%) à la surface du ruban bleu. Cela peut faire en sorte que le corps du modèle colle plus ferme, tandis que le support soluble dans l'eau est toujours facile à décoller. Notez qu'il doit être réinstallé tous les 3 impression . La pulvérisation trop produira le soutien à la dissolution plus longtemps.
comment optimiser le temps de dissolution pour les supports épaiss?
PVA Support épais Guide de fonctionnement de dissolution efficace
1. Points de préparation de l'équipement
Nous utilisons une machine de nettoyage à ultrasons à 40 kHz comme équipement principal, et la température de l'eau doit être stable dans la plage de 40 ℃ ± 2 ℃. Il est recommandé de choisir un réservoir de nettoyage d'une capacité de moins de 10 litres, de sorte que l'énergie ultrasonique est plus concentrée. Lors du fonctionnement, le modèle doit être placé dans un panier en filet résistant à haute température, et il ne doit pas contacter directement la plaque de vibration au bas du réservoir.
2. processus de fonctionnement step-by-étage
La première étape est le prétraitement, nous devons utiliser une aiguille d'injection pour percer des trous d'air profond de 2 mm tous les 5 mm sur la surface de support.
La dissolution formelle est divisée en deux étapes: Premièrement, utilisez des vibrations à ultrasons pendant 3 heures pour dissoudre 8-10 mm de la couche de support; Ensuite, éteignez l'onde à ultrasons mais gardez la circulation de l'eau pendant 2 heures pour rincer soigneusement le résidu interne.
3. Indicateurs de contrôle clé
Portez une attention particulière à la température de l'eau, qui ne doit pas dépasser 50 ℃, la température a dépassé la norme de 2 degrés la dernière fois que je l'ai testée, et le PLA modèle a montré une déformation évidente. Un maximum de 3 kg de modèles peut être traité à chaque fois, et des quantités excessives entraîneront une baisse de l'efficacité de nettoyage de plus de 30%. La tête de vibration doit être nettoyée avec une solution d'acide citrique chaque semaine, sinon l'échelle réduira l'intensité par ultrasons d'environ 40%. Il est recommandé de placer un thermomètre dans le réservoir pour une surveillance en temps réel, ce qui est particulièrement important!
Schéma de dissolution accélérée pour le matériau Bvoh
1. Programme d'amélioration de la solution acide
Nous ajouterons 5% d'acide citrique à l'eau et réglerons la valeur de pH entre 2,8 et 3,2. À cette concentration, le taux de dissolution de BVOH peut être augmenté de 0,33 mm par heure à 0,55 mm. N'oubliez pas de tester la valeur du pH avec un papier de test toutes les deux heures - je recommande d'utiliser du papier de test de précision, le papier de test ordinaire a trop d'erreur!
2.précise le contrôle de la température
Nous maintenons la température de l'eau entre 25 et 30 degrés. Si la température est trop élevée, l'acide citrique échouera prématurément. Lorsque vous devez utiliser une tige de chauffage en hiver, assurez-vous de garder un œil sur le thermomètre! Une fois que j'ai rencontré un client qui ne l'a pas bien contrôlé, et la température de l'eau a grimpé à 37 degrés, mais la vitesse de dissolution du support était plus lente de 40%. Il doit être rincé à l'eau propre trois fois après la dissolution, ce qui est particulièrement important!
3. Processus de disashage à trois étapes
Premièrement, une demi-heure de trempage. Pendant ce temps, le grand partisan a desserré et nous pouvons supprimer environ 60% de la structure de support à la main. Allumez ensuite la pompe à air pour fournir des bulles et ajoutez 1% d'acide citrique toutes les deux heures. N'oubliez pas de souffler des bulles à l'aide d'un tube mince car de grandes bulles ruineraient l'effet de dissolution. Enfin, Retirez le nettoyage des trous filetés avec une brosse à dents douce . J'ai réalisé qu'il est impossible d'utiliser un à se frappé durement car il peut rayer la surface du modèle.
Mémo de données clés:
Concentration d'acide citrique: 5% (PH2.8-3.2). Taux de dissolution: 0,55 mm / h (1,8 fois plus rapide que l'eau propre). Limite de température: 35 ℃ (la température des surélevées décélérara dans le sens inverse). Fréquence de reconstitution acide: 1% pour chaque 2 heures.
Cette solution peut réduire le temps de dissolution initial de 8 heures à 4,5 heures, mais faire attention au traitement du liquide déchet! Notre laboratoire économise désormais des déchets de liquide pour le traitement de neutralisation et ne le verser jamais directement dans l'égout.
Résumé
Nous avons constaté que le filament soluble dans l'eau devient des magiciens invisibles dans l'industrie manufacturière. Ces filetages en plastique qui fondent en contact avec l'eau ont complètement ont changé la façon dont nous gérons les pièces complexes . L'année dernière, notre équipe a utilisé le filament PVA pour fabriquer des lames en alliage de titane avec une épaisseur de seulement 0,1 millimètre. La structure de support a disparu sans trace après avoir trempé dans l'eau chaude pendant deux heures, ce qui est six fois plus rapide que le processus de décapage traditionnel.
Ces matériaux franchissent les limites de notre imagination. Si vous avez toujours du mal avec des problèmes de soutien structurel complexes, il est temps de donner une chance à ces «assistants plastiques disparus! Ils ouvrent de nouvelles possibilités pour l'industrie manufacturière.
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LS Team
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1. Qu'est-ce qu'une résine soluble dans l'eau?
La résine soluble dans l'eau est un matériau polymère qui se dissout dans l'eau, comme PVA et BVOH. Il est souvent utilisé dans les structures de soutien à l'impression 3D ou les produits médicaux dégradables. Il est respectueux de l'environnement et non toxique, et il n'y a pas de résidu après la dissolution.
2.Quelle fibre absorbe l'eau?
Les fibres
PVA et BVOH solubles dans l'eau se dissolvent dans l'eau et conviennent pour fabriquer des structures de support amovibles. Certaines fibres de cellulose modifiées peuvent également absorber l'eau et sont utilisées pour fabriquer des composants fonctionnels spéciaux.
3. Que signifie le filament humide?
Le filament humide fait référence à un fil d'impression 3D qui absorbe l'eau pendant le stockage. Ce type de matériau deviendra cassant lorsqu'il est humide, et il est facile de boucher la buse ou de produire des bulles pendant l'impression.
4. Quelle est la différence entre PLA et PVA?
PLA est un matériau d'impression en amidon de maïs, qui est utilisé pour fabriquer le corps du modèle. Il est fort et respectueux de l'environnement. Le PVA est un matériau de soutien qui se dissout dans l'eau. Il est spécialement utilisé pour aider à l'impression de structures complexes. Il est facile de devenir humide et doit être scellé. Les deux sont généralement utilisés ensemble.
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