Filament PVA en impression 3D : propriétés, utilisations et avantages clés

Dans le secteur de l'impression 3D, le filament PVA 3D (alcool polyvinylique) est une famille de matériaux d'une importance critique. Sa solubilité dans l'eau est très précieuse car elle permet d'imprimer des échafaudages de support sur des machines à double/multiples extrudeurs et de les retirer ensuite facilement. Le PVA offre plusieurs caractéristiques utiles qui le rendent presque parfait comme matériau de support. Celles-ci incluent : une solubilité élevée dans l'eau, une forte adhérence à l'état fondu et une plage de température d'impression de 180-210 °C.

Le PVA a été produit pour la première fois par Fritz Klatte et breveté en Allemagne en 1912. La commercialisation initiale a eu lieu au Japon à la fin des années 1930, avec la société Kuraray produisant les fibres Vinylon et Kuralon à faible coût. Elles étaient disponibles dans divers degrés d'insolubilité et chacune correspondait à une application différente. Certaines fibres de PVA étaient conçues pour : modifier le béton, renforcer le caoutchouc, ou permettre à la fibre de verre de mieux résister aux chocs et au retrait.

La forme de base du PVA est la poudre. Le filament d'impression 3D est formé en fondant et en extrudant ce matériau de base. Ce filament est très uniforme dans ses propriétés et est vendu dans un emballage qui empêche l'exposition à l'humidité atmosphérique. Une telle exposition dégraderait le matériau et ferait agglomérer les bobines de filament en une masse ramollie. Cet article discutera davantage du filament d'impression 3D PVA et examinera sa composition, ses propriétés et les paramètres d'imprimante 3D recommandés.

Qu'est-ce que l'impression 3D PVA ?

Dans le domaine de l'impression 3D, le PVA est uniquement utilisé pour construire des échafaudages de support. Il sert à soutenir des structures qui seraient autrement impossibles ou maladroites à imprimer. Une fois l'impression terminée, les supports peuvent être lavés à l'eau. Les supports PVA sont extrudés par un second extrudeur mais sont sinon construits exactement de la même manière que le matériau principal de la pièce. Pour plus d'informations, consultez notre guide sur tout ce qu'il faut savoir sur l'impression 3D.

Quelle est la composition du filament PVA ?

Le filament d'impression 3D PVA typique disponible sur Amazon est soit du PVA pur (alcool polyvinylique) d'une seule source, soit un mélange de plusieurs matériaux PVA. Ces matériaux PVA visent à atteindre le bon équilibre entre adhérence, résistance, solubilité dans l'eau et caractéristiques d'écoulement à la fusion. Le PVA est un polymère synthétique dérivé de l'hydrolyse de l'acétate de polyvinyle avec la formule nominale [CH2CH(OH)]n.

Le filament pour l'impression 3D est fourni dans divers diamètres, mais il est chimiquement du PVA pur sans additifs ni co-polymères autres que les agents de coloration. Une certaine variation de poids moléculaire est normale entre les fabricants – elle varie selon la valeur n dans la formule chimique. Cette variation de poids moléculaire affecte la température de fusion et la densité, donc le filament PVA Esun peut ne pas avoir exactement les mêmes caractéristiques que le filament PVA Flashforge, par exemple.

Quelles sont les propriétés du filament PVA ?

Parmi les propriétés souhaitables du filament PVA :

1. Blanc en apparence (sauf si coloré par ajout).
2. Translucide.
3. Résistant aux solvants organiques et aux huiles.
4. Hautement soluble dans l'eau, selon le degré d'hydrolyse lors de sa fabrication et son poids moléculaire.
5. Hautement classé pour la résistance à la traction, comparé à de nombreux polymères utilisés en impression 3D.
6. Plus flexible et résistant à l'usure que de nombreux autres polymères.

Comparaison des propriétés du filament PVA

Une comparaison des propriétés du filament PVA avec le HIPS (polystyrène à haute résistance aux chocs) et l'ABS (acrylonitrile butadiène styrène) est présentée dans le tableau 1 ci-dessous :