Filament PVA dans l'impression 3D :propriétés, utilisations et avantages clés

Dans le secteur de l’impression 3D, le filament 3D PVA (alcool polyvinylique) constitue une famille de matériaux d’une importance cruciale. Sa solubilité dans l’eau est très précieuse car elle permet aux échafaudages de support d’être imprimés sur des machines à extrudeuses doubles/multi et ensuite retirés facilement. Le PVA offre plusieurs caractéristiques utiles qui le rendent presque parfait comme matériau de support. Ceux-ci incluent :une solubilité élevée dans l’eau, une adhérence élevée à l’état fondu et une plage de températures d’impression de 180 à 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, la société Kuraray produisant des fibres Vinylon et Kuralon à faible coût. Ceux-ci se présentaient à différents niveaux d’insolubilité et chacun correspondait à une application différente. Certaines fibres PVA ont été fabriquées 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 par fusion et extrusion de ce matériau de base. Ce filament a des propriétés très uniformes et est vendu dans un emballage qui empêche l'exposition à l'humidité atmosphérique. Une telle exposition dégraderait le matériau et ferait figer les rouleaux de filaments en une masse ramollie. Cet article abordera plus en détail le 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 disgracieuses à imprimer. Une fois l'impression terminée, les supports peuvent être lavés. Les supports PVA sont extrudés par une deuxième extrudeuse mais sont par ailleurs construits exactement de la même manière que le matériau principal de la pièce. Pour plus d'informations, consultez notre guide sur tout ce que vous devez 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) provenant d'une seule source, soit un mélange de plusieurs matériaux PVA. Ces matériaux PVA sont destinés à atteindre le bon équilibre entre caractéristiques d’adhérence, de résistance, de solubilité dans l’eau et d’écoulement à l’état fondu. Le PVA est un polymère synthétique dérivé de l'hydrolyse de l'acétate de polyvinyle de formule nominale [CH2CH(OH)]n.  

Le filament pour l'impression 3D est fourni en différents diamètres, mais il s'agit de PVA chimiquement pur, sans aucun additif ni copolymère autre que des colorants. Une certaine variation du poids moléculaire est normale entre les fabricants – elle varie en fonction de la valeur n dans la formule chimique. Cette variation du poids moléculaire affecte la température de fusion et la densité, de sorte que le filament Esun PVA peut ne pas avoir exactement les mêmes caractéristiques que le filament Flashforge PVA par exemple.

Quelles sont les propriétés du filament PVA ?

Certaines des propriétés souhaitables du filament PVA sont :

1. Aspect blanc (sauf si coloré par addition).
2. Translucide.
3. Résistant aux solvants organiques et aux huiles.
4. Très soluble dans l'eau, en fonction du degré d'hydrolyse lors de sa fabrication et de son poids moléculaire.
5. Très bien noté pour sa résistance à la traction, par rapport à de nombreux polymères utilisés dans l'impression 3D.
6. Plus flexible et résistant à l'usure que de nombreux autres polymères.

Comparaison des propriétés des filaments PVA

Une comparaison des propriétés du filament PVA avec celles du HIPS (polystyrène choc) et de l'ABS (acrylonitrile butadiène styrène) est présentée dans le tableau 1 ci-dessous :