Полистирол для 3D-печати

Полистирол (HIPS) широко известен каждому из нас по множественным бытовым изделиям и строительным материалам: одноразовой посуде, игрушкам, упаковкам, облицовочным материалам, бытовой технике и т.д. Фактически, с момента широкого внедрения в начале 1950-х этот пластик стал одним из наиболее популярных полимеров в мире благодаря низкой стоимости и всевозможным комбинациям с другими пластиками и эластомерами.

Использование в 3D-печати


Катушка HIPS и примеры готовых моделей
Принято считать, что в 3D-печати полистирол появился недавно, но это не совсем так. Одним из популярных сополимеров полистирола является ABS-пластик. Многие расходные нити для FDM-печати, продающиеся под видом ABS, на самом деле представляют собой смесь ABS с полистиролом. Выявить такие образцы достаточно просто по рекомендуемой производителем температуре экструзии: для чистого ABS достаточно 180°С-190°С, в то время как полистирол требует нагревания до 240°С.

На самом деле, говоря о недавнем внедрении полистирола в FDM-печать, мы подразумеваем использование «HIPS» или «УПС» – ударопрочного полистирола, являющегося наиболее распространенным вариантом материала в традиционном производстве. Ударопрочный полистирол – сополимер стирола с бутадиеновым каучуком. Именно из этого материала создавались и создаются корпуса электронных устройств, хотя в последнее время все более популярным вариантом становится ABS-пластик.

Тем не менее, HIPS продолжает использоваться в производстве и постепенно находит место в 3D-печати ввиду легкости, устойчивости к кислотам и щелочам, достаточно высокой прочности и хорошей ценовой доступности.

Печать HIPS весьма схожа с печатью ABS-пластиком. Материал несколько привередлив ввиду относительно высокой степени усадки, что требует использования подогреваемой платформы и, как правило, рафтов. Кроме того, весьма желательно использование принтеров с закрытым корпусом для поддержания фоновой температуры. Единственным существенным отличием является более высокая температура экструзии порядка 230°С-240°С, но как уже было сказано, распространенные под видом ABS-пластика сополимеры ABS и полистирола требуют аналогичного температурного режима.

Так как HIPS достаточно легко растворяется в Лимонене (очищенном цитрусовом масле), HIPS может быть использован в качестве материала для построения опор при печати ABS-пластиком при условии наличия двойного экструдера. Наиболее известным и удобным опорным материалом считается водорастворимый поливиниловый спирт (PVA), однако этот материал несравнимо более дорог – примерно в 4,5 раза. С другой стороны, Лимонен тоже относительно дорог, но в целом использование комбинации полистирола и Лимонена более выгодно.


Очистка модели из ABS-пластика от растворенного полистирола
Опять же, для использования HIPS в качестве опорного материала при печати ABS необходимо предварительно убедиться в отсутствии полистирола в ABS-нити, иначе может раствориться сама модель. Для проверки достаточно выдержать кусочек ABS-пластика в Лимонене в течение нескольких часов. Стоит иметь в виду, что несмотря на свое органическое происхождение, Лимонен является достаточно сильным раздражителем кожи и слизистых оболочек. Настоятельно рекомендуется использовать защитные перчатки и очки.

HIPS и ABS хорошо схватываются, но легко отделяются друг от друга, что позволяет удалять опоры вручную без особого труда при достаточно простой геометрии изделия. На готовой модели практически не остается следов от поддерживающего материала, что выгодно отличает этот метод от построения модели и опор из одного и того же пластика. Процесс удаления опор продемонстрирован в видео.

Технические характеристики HIPS *

Температура экструзии230-240°С
Предел прочности на изгиб33 Мпа
Предел прочности на разрыв62 Мпа
Модуль упругости при изгибе2280 МПа
Относительное удлинение при разрыве65%
Усадка при охлаждении0,8%
Плотность материалаОколо 1,05 г/см³
Рекомендуемая температура столикаОколо 90°С

* Фактические характеристики могут отличаться в зависимости от производителя

Безопасность HIPS

HIPS достаточно безопасен, вплоть до использования в качестве материала для пищевых контейнеров. Тем не менее, в HIPS может содержаться незначительное количество остаточного мономера – стирола. Стирол весьма токсичен и может выделяться в виде паров при нагревании HIPS. Рекомендуется производить печать в хорошо проветриваемом помещении.


Перейти на главную страницу Энциклопедии 3D-печати