SOPORTE: HIPS vs PVA

[wpse_leading]SOPORTE: HIPS O PVA[/wpse_leading]

Introducción.

Siguiendo con nuestras experiencias Duplicator, esta vez queremos presentaros en nuestra opinión, qué material es el más adecuado (por su dificultad de impresión) para hacer estructuras de soporte en la impresión 3D.

Nuestro objetivo es facilitar y dar soluciones a las personas que bien por trabajo o por hobby necesitan imprimir soporte, descartando materiales (en nuestra opinión y muchos usuarios)  que no dan buenos resultados según sea el material principal del modelo.

Uno de los usos más comunes y útiles de una impresora doble extrusor como es la Wanhao Duplicator 4S, es poder generar estructuras de soporte con algún material apto para ello. Hay impresiones de modelos en ABS que por su geometría es muy engorroso quitar todos los soportes construidos en ABS debido a su dureza. Además quedarán marcas y será necesario un post-procesado de lijado y pintado para su utilización.

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Características mecánicas.

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PVA

El alcohol polivinílico es resistente al aceite, grasas y disolventes. Es inodoro y no tóxico. Tiene alta resistencia y flexibilidad, así como propiedades de barrera para el oxígeno y los aromas. Sin embargo, estas propiedades dependen de la humedad ya que es soluble agua.

El filamento PVA está compuesto por Alcohol de polivinilo (aproximadamente un 75%), Aliphatic Polyol (un 20%) y calcio (5%).
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Filamento PVA
Filamento PVA
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Nombre CortoPVA
Nombre LargoAlcohol de Polivinilo
Diámetro1,75 o 3 mm
Tolerancia esfericidad+/- 5%
Tolerancia diámetro+/- 0.1mm
Temperatura de transición vítrea~ 60° C
Temperatura de impresión180°C~200° C
Densidad ( g cm-3, 21,5ºC )1.19

 

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HIPS (high impact polystyrene)

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El HIPS es un filamento de alto impacto, un material relativamente nuevo para impresoras 3D FDM. El poliestiremo es uno de los polímeros termoplásticos más utilizados en el mundo. Debido a sus características con respecto a la higiene, la fuerza y la resistencia al calor, por ejemplo poliestireno es ampliamente utilizado en la industria de envasado de alimentos. El HIPS tiene unas características muy similares a ABS termoplástico en términos de resistencia al impacto y rigidez, con gran capacidad de impresión.
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Filamento HIPS negro
Filamento HIPS negro
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Nombre CortoHIPS
Nombre LargoPoliestireno de alto impacto
Diámetro1,75 o 3 mm
Tolerancia esfericidad+/- 5%
Tolerancia diámetro+/- 0.1mm
Temperatura de transición vítrea~ 85-105° C
Temperatura de impresión~235° C
Módulo elástico en tracción(GPa)2,0 a 2,5
Alargamiento de rotura en tracción (%)20 a 65
Resistencia al impacto Charpy (kJ/m2)3 a 12

 

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Experiencia con la impresora Wanhao Duplicator 4S (extrusor MK9)

PVA

Vamos empezar con la mala experiencia que hemos tenido nosotros y que nos han trasladado algunos usuarios de la impresora Wanhao Duplicator 4s con el PVA. No dudamos que no se pueda imprimir con otras impresoras y otro software pero para nuestro caso fue muy engorroso.

Lo primero y gran problema es que se adhiere muy mal al ABS, arrastrando material cuando imprime. También este extrusor tiene muchas dificultades para imprimir este material atrancándose e interrumpiéndose el flujo de la boquilla. Se crean grumos mientras imprime (burbujas de vapor), debido a que absorbe mucha humedad  en su almacenamiento.

Otra desventaja es configurar los parámetros de impresión. Esto es debido al peligro que supone superar la temperatura de extrusión ya que se quema el material y atasca el extrusor. También se requiere velocidades de impresión bajas para su correcta impresión lo que se supone una ralentización considerable del proceso.

En nuestra experiencia sí nos ha imprimido con PLA, con dificultades y después de muchos cambios de configuración de parámetros de impresión.

HIPS

Con este material nos pasa todo lo contrario con el anterior. Por citar alguna desventaja es que se necesita un disolvente (limoneno) para eliminar el material de soporte y casi un día entero para disolverlo dependiendo de la cantidad de HIPS empleado.

El poliestireno de alto impacto es un material muy parecido al ABS, y que requiere los mismos perfiles de temperaturas. Suele usarse en combinación con el ABS para hacer piezas con espacios huecos, usando el HIPS como soporte que luego se eliminará con D-Limoneno, con el que es soluble mientras que al ABS no le afecta.

Filamento que combina dureza con resistencia y flexibilidad. Estabilidad térmica alta. La absorción de agua es menor que la del ABS. Alta adhesión entre capas que se traduce en acabados de gran calidad. Permite impresiones muy precisas.

  • Modelo impreso

Vamos a exponer la pieza impresa en ABS con estructura de soporte en HIPS de color negro. Se trata de una pieza que se utiliza como soporte de un final de carrera del eje Y en una Prusa i3 Steel.

 

Modelo 3D a imprimir
Modelo 3D a imprimir

Fuente: youmagine.com by AntonioNav

  • Parámetros de impresión
  • Temperatura de extrusión 235ºC en cada extrusor.
  • Base de impresión a 110-115ºC
  • Velocidad de extrusión: 45mm/s
  • Velocidad de trayectos: 60 mm/s

Preparativos de impresión:

  • Limpieza del cristal de la base de impresión.
  • Precalentar 15 minutos antes los extrusores y base.
  • Un poco de laca especial sobre la superficie del cristal de impresión de nuestra Duplicator cuando esté caliente. Si no tenemos laca se puede colocar cinta azul o kapton.
  • Si no tenemos cristal lo ideal es disponer de lamina adhesiva BuildTak 3D Print Surface lo que evitará el temido warping. Asi no dañaremos y protegeremos nuestra base de impresión.
  • Cerrar nuestra impresora con la carcasa superior y puerta delantera para aislar térmicamente el interior de la impresora.

Post-impresión

  • Retiramos la pieza después de dejarla enfriar unos 10 o 15 minutos
Pieza impresa. El HIPS sería el material negro
Pieza impresa. El HIPS sería el material negro
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  • En un bote de cristal echamos disolvente limoneno hasta cubrir la pieza. El HIPS se disolverá en aproximadamente 24 horas dependiendo la cantidad de soporte empleado. Removemos la pieza cada cierto tiempo.
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  • Cuando veamos que la pieza se encuentra limpia de soporte la retiramos y la aclaramos con agua.
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Tras aprox. 1h vemos como se va disolviendo el soporte HIPS
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  • El limoneno puede ser reutilizado alguna vez más, todo dependerá de la carga de soporte que vayamos a disolver. Nosotros hemos disuelto tres piezas en distintos días y funcionó sin problemas.

La pieza nos quedará perfectamente bien acabada y sin marcas. Por si fuera poco tendremos un agradable olor a naranja!

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Conclusión

Según nuestra propia experiencia y la de varios usuarios de impresoras Wanhao Duplicator 4S nos parece mejor opción emplear HIPS para hacer estructuras de soporte. Tiene como principal ventaja su perfecta adhesión tanto a la base como al ABS ya que tienen características mecánicas y parámetros de impresión similares.

Dada su simplicidad de impresión y con velocidades más altas supone una mayor ventaja que el PVA en términos de eficacia y rendimiento a la hora de ejecutar o en el transcurso de un proyecto.

Otra de las grandes ventajas es su precio, ya que es más económico que el PVA. Si bien es verdad que se iguala el coste de ambos debido al limoneno, pero con 1 litro de este tenemos para muchas impresiones.

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