3D打印支撐的可溶性塑料：HIPS

魔猴君  知識堂   124天前

HIPS（高抗沖聚苯乙烯）是一種基于聚苯乙烯和聚丁二烯橡膠混合物的熱塑性聚合物。3D打印中許多流行材料的特點是耐化學溶劑。然而，就HIPS而言，溶解度是一個很大的優勢，因為該材料主要以長絲形式用作FDM 3D打印中的支撐材料。支撐材料或支撐結構用于打印角度大于45度的零件，以防止它們在打印過程中滑動或斷裂。打印過程完成后，這些結構就會被去除，這對于具有高溶解度的HIPS等材料來說更容易。本文回顧了這種熱塑性塑料作為長絲的特性及其作為支撐結構的優點。

HIPS的生產及特點

HIPS因其多功能性和獨特特性而成為3D打印中廣泛使用的材料。該材料源自聚苯乙烯，這是一種常見于各種消費品中的合成聚合物。熱塑性塑料是通過擠出生產的，其中長絲熔化，然后通過噴嘴擠出，逐層形成所需的形狀。它具有與ABS類似的特性，但更硬且更耐沖擊。如前所述，該材料的特別特征在于其對某些化學品具有相對較高的溶解度，這在用作支撐結構時允許相對平滑的分離。HIPS可以溶解在特定溶劑中，例如檸檬烯，而不會損壞主要打印物體。這一特性使其非常適合復雜的設計和復雜的結構。它通常在ABS打印領域用作支撐結構，而HIPS的臨時形狀穩定性在這里起著核心作用。它還具有光滑、防刮擦的表面，耐熱，其半透明的白色使著色變得簡單。

HIPS主要用作支撐結構（圖片來源：Zortrax）

然而，HIPS塑料盡管有其優點，但也具有必須考慮到的某些缺點。缺點是當暴露于各種化學物質（如溶劑、酸和堿）時，它容易降解。隨著時間的推移，這可能會導致材料變脆、褪色或降解。此外，該材料具有耐低溫性，在寒冷環境中會變脆，因此不適合暴露在極端溫度下的應用。另一個限制是其對紫外線的抵抗力有限，長時間暴露會導致泛黃和脆化，從而縮短其整體使用壽命。

發展

此外，HIPS很容易點燃和燃燒，因此不適合關注消防安全的應用。與其他塑料材料相比，HIPS的拉伸強度相對較低，強度可能不那么高。它不具有生物相容性，不應用于涉及與人體組織直接接觸的醫療應用。最后，熱塑性塑料不適合戶外使用，因為它對紫外線、濕度和極端溫度敏感，所有這些都會加速其降解并縮短其整體使用壽命。

HIPS易燃且對紫外線敏感（照片來源：Thompson Coburn LLP、Unsplash）

HIPS在3D打印中的應用

如果使用HIPS作為支撐結構，則需要一臺帶有兩臺擠出機的3D打印機，其溫度可以達到230到245度之間。此外，您應該有一個溫度可以達到90到110度之間的加熱床，因為HIPS容易變形。還建議使用具有可鎖定安裝空間的3D打印機，以防止翹曲。您必須保護呼吸道并提供良好的通風，因為使用這種材料打印會產生苯乙烯等有毒煙霧。

打印過程結束后，必須等到打印部件完全冷卻后才能開始移除支撐結構。與PVA或BVOH支撐結構不同，HIPS必須用化學品去除。因此，您只能將其用作ABS等材料的支撐結構，因為其他一些材料可能對化學檸檬酸敏感，因此組件可能會損壞。在使用化學品去除支撐結構之前，出于成本原因，建議首先手動去除大型部件，因為一升化學品的成本約為30歐元。處理此類液體時，必須保護眼睛、呼吸道和手，以免刺激。

HIPS的應用

HIPS塑料的一個常見應用是產品包裝，其重量輕、防潮且易于模制成不同形狀使其成為受歡迎的選擇。它經常用于玩具、電子產品和化妝品等消費品的包裝。由于其良好的尺寸穩定性，即使在變化的溫度和濕度條件下也能保持其形狀，它也可用于制作標志和展示品。

在汽車行業，HIPS因其高抗沖擊性和易于制造性而被用于制造儀表板組件等內飾件。其輕質、耐沖擊性以及可模制成不同形狀和顏色的能力使其成為生產玩具和兒童產品的理想材料。此外，熱塑性塑料廣泛用作電氣和電子設備的外殼。醫療領域也受益于HIPS，因為它具有高抗沖擊性、低重量和易于加工的特點，可用于制造各種醫療器械，包括矯形夾板。最后，它用于食品包裝應用，特別是蛤殼式容器的生產。

圖片來源：塑料技術

編譯整理：.3dnatives