{"id":9394,"date":"2023-09-12T17:00:45","date_gmt":"2023-09-12T15:00:45","guid":{"rendered":"https:\/\/www.3dnatives.com\/it\/?p=9394"},"modified":"2023-09-12T16:02:13","modified_gmt":"2023-09-12T14:02:13","slug":"pva-vs-hips-materiale-supporto-stampa-3d-120920239","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.3dnatives.com\/it\/pva-vs-hips-materiale-supporto-stampa-3d-120920239\/","title":{"rendered":"PVA vs HIPS: come scegliere il materiale di supporto giusto"},"content":{"rendered":"

Gli esperti e gli appassionati di stampa 3D lo sanno, se si desidera stampare oggetti complessi con geometrie complesse, forti sporgenze, ponti lunghi e cavit\u00e0, non si possono evitare le strutture di supporto. Queste non sono necessarie con le tecnologie a letto di polveri polimeriche, poich\u00e9 la polvere non necessaria sostiene la struttura stampata. Quando si stampa con la tecnologia FFF<\/a> o con la resina, invece, \u00e8 necessario pianificare le strutture di supporto in modo che l’oggetto finale si tenga stabile durante la stampa. Nella stampa FFF<\/strong>, in particolare, due materiali<\/strong> frequentemente utilizzati per le strutture di supporto<\/strong> sono il PVA<\/a> e l’HIPS<\/a><\/strong>, che in questo articolo esamineremo pi\u00f9 in dettaglio nel loro utilizzo nella stampa 3D ad estrusione di materiale.<\/p>\n

I requisiti per un materiale di supporto sono diversi e quindi la scelta giusta pu\u00f2 non essere semplice. Dopo la stampa, i supporti devono essere rimossi il pi\u00f9 facilmente possibile e non lasciare tracce sull’oggetto stampato. Nella maggior parte dei casi, si utilizza un materiale diverso da quello utilizzato per l’oggetto stampato. Si consiglia, a questo proposito, di utilizzare un doppio estrusore con le stampanti FFF per evitare la contaminazione dei materiali e ridurre i tempi di stampa. Fortunatamente, sul mercato dei filamenti si possono trovare materiali speciali adatti o addirittura dedicati alla stampa di strutture di supporto. In questo articolo ne analizziamo due e confrontiamo PVA e HIPS per quanto riguarda le loro caratteristiche, le propriet\u00e0 di stampa e le applicazioni. Il PVA \u00e8 un materiale utilizzato principalmente come supporto solubile nella stampa 3D FFF, mentre l’HIPS viene utilizzato sia come materiale di supporto che come materiale di stampa per produrre parti finali. Qui ci concentreremo principalmente sul suo utilizzo come materiale per strutture di supporto.<\/p>\n

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Un oggetto complesso stampato in 3D con supporti in PVA. (Immagine: Zortrax)<\/p><\/div>\n

Le propriet\u00e0 di PVA e HIPS<\/h3>\n

Sia il PVA che l’HIPS sono polimeri termoplastici<\/a>. PVA sta per alcool polivinilico e si forma dall’idrolisi alcalina o saponificazione dell’acetato di polivinile (PVAC) da parte di composti chimici che vengono scissi dalla reazione con l’acqua.\u00a0 La sua particolarit\u00e0 \u00e8 che acquista elasticit\u00e0 e flessibilit\u00e0 grazie all’acqua. L’umidit\u00e0 agisce generalmente come plastificante sul PVA, che tende a essere piuttosto fragile e a sciogliersi a seconda del livello di umidit\u00e0 dell’ambiente. La solubilit\u00e0 in acqua dipende dalla composizione del PVA, in particolare dalla saponificazione. A seconda del tipo di PVA, il grado di idrolisi varia tra il 70 e il 100 mol%. Questo grado influenza il punto di fusione e la velocit\u00e0 di dissoluzione del PVA. Se il PVA si scioglie in acqua, pu\u00f2 essere semplicemente smaltito. Il PVA \u00e8 quindi anche molto ecologico.<\/p>

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HIPS utilizzato come struttura di supporto. (Immagine: Zortrax)<\/p><\/div>\n

L’HIPS (High Impact PolyStyrene) invece, deriva da una miscela di polistirene ad alto impatto e gomma polibutadiene, da cui il nome. Si tratta quindi di un copolimero che combina le propriet\u00e0 elastiche della gomma con la resistenza del polistirene. A differenza del PVA, sebbene l’HIPS non possa essere dissolto in acqua, pu\u00f2 reagire a contatto con alcuni acidi, alcali, solventi organici e sostanze chimiche, che portano alla degradazione del materiale. Il limonene e la benzina ad esempio possono danneggiare e indebolire l’HIPS. Pertanto, quando viene utilizzato come materiale di supporto, \u00e8 necessario, in fase di post-processing,<\/a> trattare l’oggetto con il limonene. Molti materiali per la stampa 3D, come il PLA e il PETG, non sono compatibili con l’HIPS perch\u00e9 sono sensibili agli alcali e agli acidi. Al contrario, la combinazione funziona bene con l’ABS, che \u00e8 resistente agli acidi.<\/p>\n

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A differenza dell’HIPS, il PVA si scioglie in acqua. (Immagine: XYZ Printing)<\/p><\/div>\n

Un altro dato importante \u00e8 che il PVA dovrebbe essere utilizzato solo con materiali con un punto di fusione simile per evitare errori di stampa. Teoricamente, il punto di fusione del PVA \u00e8 di 230\u00b0C. Tuttavia, questo varia a seconda del tipo di PVA. Per le forme completamente idrolizzate, il punto di fusione \u00e8 pi\u00f9 basso, tra i 160 e i 180\u00b0C. L’HIPS, invece, ha un punto di fusione di 220\u00b0C.<\/p>\n

Il PVA e l’HIPS hanno propriet\u00e0 simili in termini di resistenza alla trazione. La resistenza alla trazione \u00e8 bassa, circa 22 MPa, quindi i materiali non sono molto flessibili, anche se l’aggiunta di acqua rende il PVA pi\u00f9 elastico. Entrambi i materiali sono atossici e inodori, ma la stampa con HIPS pu\u00f2 produrre fumi sgradevoli.<\/p>\n

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Bobina in PVA. (Crediti: ESUN)<\/p><\/div>\n

Stampa 3D di PVA e HIPS<\/h3>\n

Conservazione<\/h4>\n

Per una stampa 3D di successo con il PVA, il filamento deve essere conservato in un luogo a temperatura stabile (idealmente tra 15 e 25\u00b0C), al riparo da luce, polvere e umidit\u00e0. Il PVA \u00e8 soggetto a muffe e non deve essere utilizzato immediatamente se ha assorbito umidit\u00e0, altrimenti il pezzo finito potrebbe deformarsi e persino presentare anomalie come fori o bolle. Per evitare questo inconveniente, se il PVA \u00e8 stato bagnato, deve essere prima asciugato per circa 8-12 ore a una temperatura compresa tra i 50 e gli 80\u00b0C. \u00c8 preferibile conservarlo in un contenitore ermetico. L’HIPS, invece, ha il vantaggio di non assorbire l’umidit\u00e0, ma \u00e8 sensibile alla luce ultravioletta.<\/p>\n

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Il PVA essiccato qui sul piano di stampa. (Immagine: IGO3D)<\/p><\/div>\n

Processo di stampa<\/h4>\n

In termini di configurazione, come per molti altri materiali di supporto nella stampa 3D, \u00e8 consigliabile non lasciare alcuno spazio tra la parte del supporto a contatto con il pezzo finito e il pezzo stesso. Ci\u00f2 garantir\u00e0 la migliore finitura superficiale possibile, senza trasudamenti o altre anomalie. Poich\u00e9 i supporti si dissolvono, la loro adesione al pezzo durante il processo di stampa non costituisce un problema.<\/p>\n

Per una buona adesione dell’HIPS al piano di stampa, si consigliano soluzioni come colla o nastro adesivo. A questo scopo si pu\u00f2 utilizzare anche una preparazione a base di ABS e acetone. Per il PVA, l’ideale \u00e8 il nastro adesivo.<\/p>\n

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Per far aderire meglio l’HIPS al piano di stampa, si pu\u00f2 ricorrere alla colla. (Immagine: Makerbot)<\/p><\/div>\n

Per ottenere buoni risultati di stampa con il PVA, il piano di stampa deve essere preriscaldato a una temperatura compresa tra 45 e 60\u00b0C e l’estrusore a una temperatura compresa tra 185 e 200\u00b0C. L’HIPS, invece, richiede temperature pi\u00f9 elevate: tra 100 e 115\u00b0C per il piano e tra 230 e 245\u00b0C per l’estrusore. Poich\u00e9 \u00e8 preferibile utilizzare un materiale di supporto con la stessa temperatura di fusione del materiale dell’oggetto stampato, il PVA e l’HIPS non vengono utilizzati come supporti per gli stessi materiali. Ad esempio, il PVA viene utilizzato preferibilmente con PLA<\/a>, TPLA, PETG<\/a> e CPE, mentre l’HIPS viene utilizzato principalmente con l’ABS<\/a>.<\/p>\n

Per una stampa PVA ottimale, si consiglia di utilizzare un “Anti ooze shield”, ovvero una protezione che evita perdite di materiale fuso che potrebbe danneggiare il pezzo. Infatti, quando un ugello non viene utilizzato ma continua a riscaldarsi, il filamento in esso contenuto rischia di fuoriuscire e persino di intasare l’ugello. Inoltre, nel caso del PVA \u00e8 consigliabile l’uso di una ventola per raffreddare le parti, in quanto consente alla plastica di solidificarsi pi\u00f9 rapidamente e quindi contribuisce a ridurre la filatura e a migliorare la qualit\u00e0 del pezzo stampato. Al contrario, l’uso di una ventola di raffreddamento non \u00e8 essenziale per l’HIPS.<\/p>\n