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3D打印支撑的可溶性塑料:HIPS

魔猴君  知识堂   4天前

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HIPS(高抗冲聚苯乙烯)是一种基于聚苯乙烯和聚丁二烯橡胶混合物的热塑性聚合物。3D打印中许多流行材料的特点是耐化学溶剂。然而,就HIPS而言,溶解度是一个很大的优势,因为该材料主要以长丝形式用作FDM 3D打印中的支撑材料。支撑材料或支撑结构用于打印角度大于45度的零件,以防止它们在打印过程中滑动或断裂。打印过程完成后,这些结构就会被去除,这对于具有高溶解度的HIPS等材料来说更容易。本文回顾了这种热塑性塑料作为长丝的特性及其作为支撑结构的优点。

HIPS的生产及特点

HIPS因其多功能性和独特特性而成为3D打印中广泛使用的材料。该材料源自聚苯乙烯,这是一种常见于各种消费品中的合成聚合物。热塑性塑料是通过挤出生产的,其中长丝熔化,然后通过喷嘴挤出,逐层形成所需的形状。它具有与ABS类似的特性,但更硬且更耐冲击。如前所述,该材料的特别特征在于其对某些化学品具有相对较高的溶解度,这在用作支撑结构时允许相对平滑的分离。HIPS可以溶解在特定溶剂中,例如柠檬烯,而不会损坏主要打印物体。这一特性使其非常适合复杂的设计和复杂的结构。它通常在ABS打印领域用作支撑结构,而HIPS的临时形状稳定性在这里起着核心作用。它还具有光滑、防刮擦的表面,耐热,其半透明的白色使着色变得简单。

HIPS主要用作支撑结构(图片来源:Zortrax)

然而,HIPS塑料尽管有其优点,但也具有必须考虑到的某些缺点。缺点是当暴露于各种化学物质(如溶剂、酸和碱)时,它容易降解。随着时间的推移,这可能会导致材料变脆、褪色或降解。此外,该材料具有耐低温性,在寒冷环境中会变脆,因此不适合暴露在极端温度下的应用。另一个限制是其对紫外线的抵抗力有限,长时间暴露会导致泛黄和脆化,从而缩短其整体使用寿命。

发展

此外,HIPS很容易点燃和燃烧,因此不适合关注消防安全的应用。与其他塑料材料相比,HIPS的拉伸强度相对较低,强度可能不那么高。它不具有生物相容性,不应用于涉及与人体组织直接接触的医疗应用。最后,热塑性塑料不适合户外使用,因为它对紫外线、湿度和极端温度敏感,所有这些都会加速其降解并缩短其整体使用寿命。

HIPS易燃且对紫外线敏感(照片来源:Thompson Coburn LLP、Unsplash)

HIPS在3D打印中的应用

如果使用HIPS作为支撑结构,则需要一台带有两台挤出机的3D打印机,其温度可以达到230到245度之间。此外,您应该有一个温度可以达到90到110度之间的加热床,因为HIPS容易变形。还建议使用具有可锁定安装空间的3D打印机,以防止翘曲。您必须保护呼吸道并提供良好的通风,因为使用这种材料打印会产生苯乙烯等有毒烟雾。

打印过程结束后,必须等到打印部件完全冷却后才能开始移除支撑结构。与PVA或BVOH支撑结构不同,HIPS必须用化学品去除。因此,您只能将其用作ABS等材料的支撑结构,因为其他一些材料可能对化学柠檬酸敏感,因此组件可能会损坏。在使用化学品去除支撑结构之前,出于成本原因,建议首先手动去除大型部件,因为一升化学品的成本约为30欧元。处理此类液体时,必须保护眼睛、呼吸道和手,以免刺激。

HIPS的应用

HIPS塑料的一个常见应用是产品包装,其重量轻、防潮且易于模制成不同形状使其成为受欢迎的选择。它经常用于玩具、电子产品和化妆品等消费品的包装。由于其良好的尺寸稳定性,即使在变化的温度和湿度条件下也能保持其形状,它也可用于制作标志和展示品。

在汽车行业,HIPS因其高抗冲击性和易于制造性而被用于制造仪表板组件等内饰件。其轻质、耐冲击性以及可模制成不同形状和颜色的能力使其成为生产玩具和儿童产品的理想材料。此外,热塑性塑料广泛用作电气和电子设备的外壳。医疗领域也受益于HIPS,因为它具有高抗冲击性、低重量和易于加工的特点,可用于制造各种医疗器械,包括矫形夹板。最后,它用于食品包装应用,特别是蛤壳式容器的生产。

图片来源:塑料技术


编译整理:.3dnatives


   

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