یکی از رایج‌ترین زیرتکنولوژی‌های پرینت سه بعدی، پرینترهای FDM هستند. به مواد مصرفی که به عنوان ماده‌ی اولیه برای پرینتر سه بعدی FDM استفاده می‌شوند، فیلامنت (Filament) می‌گویند. فیلامنت‌ها از رشته‌های پلیمری (ترموپلاستیک) ساخته شده‌اند و به صورت اسپول‌هایی با وزن‌های مختلف (معمولا نیم یا یک کیلوگرمی) در بازار عرضه میشود. در این نوشته به یکی از این فیلامنت‌ها یعنی فیلامنت PVA خواهیم پرداخت.
فیلامنت PVA چیست؟
پلی وینیل الکل یا PVA، یک پلیمر محلول در آب است که نباید با PVAc – پلی وینیل استات – که چسب سفید محلول در آب است اشتباه گرفته شود. PVA یک پلیمر مصنوعی بی رنگ و بدون بو است که دارای خواص زیست سازگاری قابل توجهی است. همچنین دارای سمیت کمی (NonToxic) است، بنابراین میتواند در محصولات بهداشتی مانند محلول لنزهای تماسی و قابل تجزیه بیولوژیکی استفاده شود.
PVA در چاپگرهای سه بعدی بیشتر به عنوان ماده پشتیبان (ساپورت‌گذاری) مورد استفاده قرار می‌گیرد. پرینترهای FDM دونازله این امکان را دارند که از دو فیلامنت متفاوت برای ساخت یک قطعه استفاده کنند و این همان جایی است که PVA به کار شما می‌آید. بزرگترین مزیت رشته PVA این است که در آب حل میشود، بنابراین می‌توان با قرار دادن قطعه پرینت‌شده در آب، ساپورت‌های چسبیده به قطعه‌ی اصلی را در طی چند ساعت از بین برد.
این روش نه تنها حذف پشتیبانی را تسهیل می‌کند بلکه از باقی ماندن هرگونه اثری روی قطعه جلوگیری می‌کند و نیاز به پردازش پس از آن مانند سنباده زدن و رنگ‌آمیزی را کاهش می‌دهد. این راه حل عالی است اما این نکته را هم باید مورد توجه قرار دهید که کار کردن با اکستروژن دوگانه میتواند بسیار سخت باشد و کالیبراسیون زیادی لازم دارد تا در نهایت بتوانید چاپ‌های سه بعدی با کیفیت را بدست آورید.
PVA به طور کلی برای ساپورت‌گذاری با رشته‌های PLA به خوبی کار می‌کند زیرا از شرایط چاپ مشابهی از جمله دما است. علاوه بر این PLA یک ماده آبگریز است، به این معنی که در آب حل نمی‌شود، بنابراین اگر یک قطعه PLA با پشتیبانی PVA چاپ شود، فقط پشتیبانی در آب حل میشود و قطعه اصلی تغییری نمی‌کند.
در ویدیوی زیر مشاهده می‌کنید که چطور می‌توان کیفیت چاپ سه بعدی یک قطعه را با استفاده از فیلامنت PVA افزایش داد. قطعه‌ی مورد استفاده در این ویدیو یک کلاه محافظ دوچرخه‌سواری است. در ابتدا نشان داده میشود که برای پرینت سه بعدی این قطعه نیاز به استفاده‌ی گسترده از ساپورت وجود دارد. ولی همانطور که می‌دانید عیب استفاده از ساپورت این است که در حین جداسازی از قطعه‌ی اصلی، کیفیت سطوح مشترک بسیار کاهش می‌یابد. به همین دلیل در ویدیوی زیر نشان داده شده که چطور در پرینتر سه بعدی دونازله BCN3D Sigma R17 از ماده اولیه‌ی PVA به عنوان ساپورت استفاده شد تا بتوان پس از پایان عملیات چاپ، ساپورت را به طور شیمیایی و تنها با استفاده از آب (که حلال PVA است) از قطعه‌ی اصلی جدا کرد.
ویژگی‌ها و کاربردهای فیلامنت پرینتر سه بعدی PVA
- انعطاف‌پذیر است (Flexible)
- نرم است (Soft)
- قابل حل شدن است (Dissolvable)
- مقاوم در برابر خستگی مکانیکی (Fatigue Resistant)
- به عنوان ماده ساپورت برای فیلامنت PLA ,ABS مورد استفاده قرار می‌گیرد. توجه کنید با توجه به شرکت سازنده این کاربرد میتواند برای هر دو فیلامنت یا یکی از آنها قابل استفاده باشد.
- برای مصارف صنعت غذا به دستورالعمل تولیدکننده فیلامنت مراجعه شود.
نقاط قوت و مزایای فیلامنت PVA
- ساپورت‌گذاری خوب با قابلیت حل شدن در آب
- به حلال خاصی نیاز ندارد
- به سخت‌افزار اضافی نیاز ندارد
نقاط ضعف و معایب فیلامنت PVA
- حساس به رطوبت است (Moisture sensitive)
- برای حفظ کیفیت فیلامنت به محفظه‌ای نیاز دارد که هوا در آن نفوذ نکند.
- اگر نازل هنگام اکسترود کردن داغ نشده باشد احتمال گرفتگی نازل وجود دارد
- گران قیمت است.
- نیاز به اکسترودر دو نازله در صورت پرینت به عنوان ماده‌ی ساپورت
سخت‌افزار مورد نیاز برای کار کردن با فیلامنت PVA
دمای بستر گرم (Bed)
- نیاز به صفحه ساخت گرم با دمای ۴۵ الی ۶۰ درجه سانتی‌گراد
- فضای بسته برای پرینت لازم نیست
اکسترودر (Extruder)
- دمای نازل ۱۶۰ الی ۲۳۰ درجه سانتی‌گراد (با توجه به شرکت سازنده میتواند در این بازه تغییر کند)
- نیاز به استفاده از نازل با جنس خاص نیست
ساختن سطح پرینت (Build Surface)
- برای چسباندن به سطح از PEI و چسب Painter می‌توان استفاده کرد.
سیستم خنک‌کننده (Cooling)
- فن قطعه لازم است
خرید فیلامنت PVA و برندهای معروف آن
- MatterHackers
- eSun
- Ultimaker
- GizmoDorks
- SainSmart
- HobbyKing PVA
✅ پرسش‌های متداول درباره فیلامنت PVA ✅
✅ (PVA Price) قیمت فیلامنت «پیویاِی» چقدر است (اسپول یک کیلوگرمی)؟
✔ باید بدانید قیمت فیلامنت «پیویاِی» به شرکت سازندهی آن و سایز آن نیز مربوط میشود اما معمولا میتوانید با ۲۰ دلار یک رول با کیفیت مناسب بخرید و این قیمت تا ۱۳۰ دلار نیز میتواند افزایش یابد.
✅ (is PVA Food-Safe) آیا فیلامنت «پیویاِی» برای نگهداری مواد غذایی بی‌خطر هستند؟
✔ برای اهداف غذایی نیاز است به دستورالعمل شرکت تولیدکننده فیلامنت مراجعه شود.
✅ (is PVA Plastic Sustainable) آیا فیلامنت «پیویاِی» قابل بازیافت است؟
✔ بله، «پیویاِی» در صورت حل شدن در آب زیست تخریبپذیر است این بدان معنی است که هنگام دفع «پیویاِی» میکروارگانیسمهایی که در طبیعت وجود دارند، میتوانند «پیویاِی» را به آب و دیاکسیدکربن تجزیه کنند.
✅ (PVA Filament Diameter) فیلامنتهای «پیویاِي» چه قطرهایی میتوانند داشته باشد؟
✔ فیلامنت «پیویاِی» در قطرهای ۱.۷۵ میلیمتر و ۲.۸۵ میلیمتر وجود دارد اما اغلب قریب به اتفاق فیلامنتهای موجود در بازار ایران و جهان، قطر ۱.۷۵ میلیمتر دارند.
✅ (PVA Filament Colors) آیا فیلامنت «پیویاِی» دارای رنگ های متنوع است؟
✔ خیر. رنگ رایج این فیلامنت در بازار شیری است.
✅ (Buy PVA Filament) خرید فیلامنت «پیویاِی» به چه صورت است؟
✔ برای خرید فیلامنت «پیویاِی» میتوانید به فروشگاه تخصصی «سه بعدی دات کام» مراجعه کنید. در آنجا امکان مشاهدهی قیمت انواع فیلامنت و خرید آنلاین آنها در هر کجای ایران وجود دارد.