3D打印支撐的可溶性塑料：HIPS

魔猴君  知識(shí)堂   165天前

HIPS（高抗沖聚苯乙烯）是一種基于聚苯乙烯和聚丁二烯橡膠混合物的熱塑性聚合物。3D打印中許多流行材料的特點(diǎn)是耐化學(xué)溶劑。然而，就HIPS而言，溶解度是一個(gè)很大的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樵摬牧现饕蚤L(zhǎng)絲形式用作FDM 3D打印中的支撐材料。支撐材料或支撐結(jié)構(gòu)用于打印角度大于45度的零件，以防止它們?cè)诖蛴∵^(guò)程中滑動(dòng)或斷裂。打印過(guò)程完成后，這些結(jié)構(gòu)就會(huì)被去除，這對(duì)于具有高溶解度的HIPS等材料來(lái)說(shuō)更容易。本文回顧了這種熱塑性塑料作為長(zhǎng)絲的特性及其作為支撐結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。

HIPS的生產(chǎn)及特點(diǎn)

HIPS因其多功能性和獨(dú)特特性而成為3D打印中廣泛使用的材料。該材料源自聚苯乙烯，這是一種常見(jiàn)于各種消費(fèi)品中的合成聚合物。熱塑性塑料是通過(guò)擠出生產(chǎn)的，其中長(zhǎng)絲熔化，然后通過(guò)噴嘴擠出，逐層形成所需的形狀。它具有與ABS類似的特性，但更硬且更耐沖擊。如前所述，該材料的特別特征在于其對(duì)某些化學(xué)品具有相對(duì)較高的溶解度，這在用作支撐結(jié)構(gòu)時(shí)允許相對(duì)平滑的分離。HIPS可以溶解在特定溶劑中，例如檸檬烯，而不會(huì)損壞主要打印物體。這一特性使其非常適合復(fù)雜的設(shè)計(jì)和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。它通常在ABS打印領(lǐng)域用作支撐結(jié)構(gòu)，而HIPS的臨時(shí)形狀穩(wěn)定性在這里起著核心作用。它還具有光滑、防刮擦的表面，耐熱，其半透明的白色使著色變得簡(jiǎn)單。

HIPS主要用作支撐結(jié)構(gòu)（圖片來(lái)源：Zortrax）

然而，HIPS塑料盡管有其優(yōu)點(diǎn)，但也具有必須考慮到的某些缺點(diǎn)。缺點(diǎn)是當(dāng)暴露于各種化學(xué)物質(zhì)（如溶劑、酸和堿）時(shí)，它容易降解。隨著時(shí)間的推移，這可能會(huì)導(dǎo)致材料變脆、褪色或降解。此外，該材料具有耐低溫性，在寒冷環(huán)境中會(huì)變脆，因此不適合暴露在極端溫度下的應(yīng)用。另一個(gè)限制是其對(duì)紫外線的抵抗力有限，長(zhǎng)時(shí)間暴露會(huì)導(dǎo)致泛黃和脆化，從而縮短其整體使用壽命。

發(fā)展

此外，HIPS很容易點(diǎn)燃和燃燒，因此不適合關(guān)注消防安全的應(yīng)用。與其他塑料材料相比，HIPS的拉伸強(qiáng)度相對(duì)較低，強(qiáng)度可能不那么高。它不具有生物相容性，不應(yīng)用于涉及與人體組織直接接觸的醫(yī)療應(yīng)用。最后，熱塑性塑料不適合戶外使用，因?yàn)樗鼘?duì)紫外線、濕度和極端溫度敏感，所有這些都會(huì)加速其降解并縮短其整體使用壽命。

HIPS易燃且對(duì)紫外線敏感（照片來(lái)源：Thompson Coburn LLP、Unsplash）

HIPS在3D打印中的應(yīng)用

如果使用HIPS作為支撐結(jié)構(gòu)，則需要一臺(tái)帶有兩臺(tái)擠出機(jī)的3D打印機(jī)，其溫度可以達(dá)到230到245度之間。此外，您應(yīng)該有一個(gè)溫度可以達(dá)到90到110度之間的加熱床，因?yàn)镠IPS容易變形。還建議使用具有可鎖定安裝空間的3D打印機(jī)，以防止翹曲。您必須保護(hù)呼吸道并提供良好的通風(fēng)，因?yàn)槭褂眠@種材料打印會(huì)產(chǎn)生苯乙烯等有毒煙霧。

打印過(guò)程結(jié)束后，必須等到打印部件完全冷卻后才能開(kāi)始移除支撐結(jié)構(gòu)。與PVA或BVOH支撐結(jié)構(gòu)不同，HIPS必須用化學(xué)品去除。因此，您只能將其用作ABS等材料的支撐結(jié)構(gòu)，因?yàn)槠渌恍┎牧峡赡軐?duì)化學(xué)檸檬酸敏感，因此組件可能會(huì)損壞。在使用化學(xué)品去除支撐結(jié)構(gòu)之前，出于成本原因，建議首先手動(dòng)去除大型部件，因?yàn)橐簧瘜W(xué)品的成本約為30歐元。處理此類液體時(shí)，必須保護(hù)眼睛、呼吸道和手，以免刺激。

HIPS的應(yīng)用

HIPS塑料的一個(gè)常見(jiàn)應(yīng)用是產(chǎn)品包裝，其重量輕、防潮且易于模制成不同形狀使其成為受歡迎的選擇。它經(jīng)常用于玩具、電子產(chǎn)品和化妝品等消費(fèi)品的包裝。由于其良好的尺寸穩(wěn)定性，即使在變化的溫度和濕度條件下也能保持其形狀，它也可用于制作標(biāo)志和展示品。

在汽車行業(yè)，HIPS因其高抗沖擊性和易于制造性而被用于制造儀表板組件等內(nèi)飾件。其輕質(zhì)、耐沖擊性以及可模制成不同形狀和顏色的能力使其成為生產(chǎn)玩具和兒童產(chǎn)品的理想材料。此外，熱塑性塑料廣泛用作電氣和電子設(shè)備的外殼。醫(yī)療領(lǐng)域也受益于HIPS，因?yàn)樗哂懈呖箾_擊性、低重量和易于加工的特點(diǎn)，可用于制造各種醫(yī)療器械，包括矯形夾板。最后，它用于食品包裝應(yīng)用，特別是蛤殼式容器的生產(chǎn)。

圖片來(lái)源：塑料技術(shù)

編譯整理：.3dnatives