PVA-Filament im 3D-Druck: Eigenschaften, Anwendungen und Hauptvorteile

Im 3D-Druck-Sektor ist PVA-3D-Filament (Polyvinylalkohol) eine kritisch wichtige Materialfamilie. Seine Wasserlöslichkeit ist äußerst wertvoll, da sie es ermöglicht, Stützstrukturen auf Dual-/Multi-Extruder-Maschinen zu drucken und diese anschließend mühelos zu entfernen. PVA bietet mehrere nützliche Eigenschaften, die es fast perfekt als Stützmaterial machen. Dazu gehören: hohe Wasserlöslichkeit, hohe Klebrigkeit im geschmolzenen Zustand und ein Drucktemperaturbereich von 180–210 °C.

PVA wurde erstmals 1912 von Fritz Klatte in Deutschland produziert und patentiert. Die erste Kommerzialisierung erfolgte in den späten 1930er-Jahren in Japan durch das Unternehmen Kuraray, das kostengünstige Vinylon- und Kuralon-Fasern produzierte. Diese kamen in verschiedenen Unlöslichkeitsgraden vor, die jeweils unterschiedlichen Anwendungen entsprachen. Einige PVA-Fasern wurden hergestellt, um: Beton zu modifizieren, Gummi zu verstärken oder Glasfasern widerstandsfähiger gegen Schock und Schrumpfung zu machen.

Die Grundform von PVA ist Pulver. Das 3D-Druckfilament wird durch Schmelzen und Extrudieren dieses Basismaterials hergestellt. Dieses Filament ist in seinen Eigenschaften sehr einheitlich und wird in Verpackungen verkauft, die die Exposition gegenüber atmosphärischer Feuchtigkeit verhindern. Eine solche Exposition würde das Material degradieren und die Filamentrollen zu einer weichen Masse zusammenkleben lassen. Dieser Artikel wird PVA-3D-Druckfilament weiter diskutieren und seine Zusammensetzung, Eigenschaften und empfohlene 3D-Druckereinstellungen untersuchen.

Was ist PVA-3D-Druck?

Im Bereich des 3D-Drucks wird PVA ausschließlich zum Konstruieren von Stützgerüsten verwendet. Es dient dazu, Strukturen zu stützen, die andernfalls unmöglich oder unhandlich zu drucken wären. Nach Abschluss des Drucks können die Stützen einfach weggewaschen werden. PVA-Stützen werden von einem zweiten Extruder extrudiert, werden aber ansonsten genau wie das Primärmaterial des Teils aufgebaut. Weitere Informationen finden Sie in unserem Leitfaden zu allem, was Sie über 3D-Druck wissen müssen.

Zusammensetzung von PVA-Filament

Das typische PVA-3D-Druckfilament, das auf Amazon erhältlich ist, besteht entweder aus reinem PVA (Polyvinylalkohol) aus einer einzigen Quelle oder aus einer Mischung mehrerer PVA-Materialien. Diese PVA-Materialien sollen das richtige Gleichgewicht aus Haftung, Festigkeit, Wasserlöslichkeit und Schmelzflusseigenschaften erreichen. PVA ist ein synthetisches Polymer, das durch Hydrolyse von Polyvinylacetat mit der nominalen Formel [CH2CH(OH)]n gewonnen wird.

Filament für 3D-Druck wird in verschiedenen Durchmessern geliefert, besteht aber chemisch rein aus PVA ohne Additive und Copolymere außer Farbstoffen. Eine gewisse Variation des Molekulargewichts zwischen Herstellern ist normal – sie variiert basierend auf dem n-Wert in der chemischen Formel. Diese Variation des Molekulargewichts beeinflusst Schmelztemperatur und Dichte, sodass Esun-PVA-Filament nicht exakt dieselben Eigenschaften wie Flashforge-PVA-Filament haben kann.

Eigenschaften von PVA-Filament

Einige der wünschenswerten Eigenschaften von PVA-Filament sind:

1. Weiß im Erscheinungsbild (sofern nicht durch Zugabe gefärbt).
2. Transluzent.
3. Beständig gegen organische Lösungsmittel und Öle.
4. Hoch wasserlöslich, abhängig vom Hydrolysegrad bei der Herstellung und dem Molekulargewicht.
5. Hohe Zugfestigkeit im Vergleich zu vielen im 3D-Druck verwendeten Polymeren.
6. Flexibler und verschleißfester als viele andere Polymere.

Vergleich der PVA-Filament-Eigenschaften

Ein Vergleich der PVA-Filament-Eigenschaften mit HIPS (High Impact Polystyrene) und ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) ist in der folgenden Tabelle dargestellt: