Longsheng

باعتبارهما مادتين حراريتين شائعتي الاستخدام في الطباعة ثلاثية الأبعاد، يتميز كل من PVA وHIPS بخصائصه المختلفة. بفضل قابليته للذوبان في الماء بنسبة 92% وذوبانه العالي، أصبح PVA مادة داعمة أساسية للطباعة ثلاثية الأبعاد للمعادن، وقوالب الراتنج عالية الأداء، وغيرها. يدعم PVA التعليق بدقة ميكرون، ويمكن إذابته في حمام مائي في المعالجة اللاحقة لتحقيق نزع غير مدمر. ومع ذلك، فإن هشاشته العالية ومقاومته المنخفضة للحرارة يحدان من استخدامه المباشر كمكون وظيفي. بالتركيز على التصنيع الوظيفي، تُعد طباعة HIPS ثلاثية الأبعاد مثالية لقوالب الحقن، والنماذج الأولية لمكونات السيارات، والمكونات الهيكلية خفيفة الوزن، مع قوة قص بين الطبقات ومقاومة للصدمات تتراوح بين 15 و20 ميجا باسكال. على الرغم من أن كليهما من المواد الاستهلاكية لعملية FDM، إلا أنهما يُكملان بعضهما البعض. تختلف مواد الطباعة ثلاثية الأبعاد اختلافًا كبيرًا في قابليتها للذوبان، وخواصها الميكانيكية، وقابليتها للتكيف مع السلسلة. يدفع هذا الاختلاف الطباعة ثلاثية الأبعاد نحو عصر جديد من التصنيع الهجين متعدد المواد.

ما هي مواد PVA وHIPS في الطباعة ثلاثية الأبعاد؟

1.كحول البولي فينيل (PVA)

كحول البولي فينيل (PVA) هو بوليمر قابل للذوبان في الماء، مُبلمر من مونومرات كحول البولي فينيل، ويُستخدم على نطاق واسع كمادة مساعدة أو لاصقة في الطباعة ثلاثية الأبعاد. يتميز بأنه محب للماء، وقابل للذوبان في الماء، وغير سام، وينصهر عند درجة حرارة عالية (Tm) (حوالي 230 درجة مئوية) ويلين عند تسخينه إلى 60-80 درجة مئوية. يتميز PVA بقوة شد عالية (حوالي 50-70 ميجا باسكال)، ولكنه هشّ وضعيف المقاومة للصدمات. يمكن لميكروبات التربة أن تتحلل طبيعيًا إلى ماء وثاني أكسيد الكربون، ثم تعود إلى الطبيعة دون معالجة صناعية (تحلل متسارع في ظروف السماد الصناعي).

2. HIPS (البوليسترين عالي التأثير)

HIPS هي مادة بوليسترين معدلة تُحسّن مقاومة الصدمات بإضافة عوامل تقوية مثل مطاط ستايرين بوتادين. تُستخدم عادةً فيالمكونات الوظيفية أو للتحقق من صحة النماذج الأولية في الطباعة ثلاثية الأبعاد. يتميز HIPS بمقاومة صدمات تتراوح بين 10 و20 كيلوجول/متر مربع، وهي مقاومة أعلى بكثير من PVA، كما يتميز بثبات حراري جيد (حتى 100 درجة مئوية عند الاستخدام طويل الأمد).

يحتاج إلى إذابته في مذيب ليمونين (زيت عطري طبيعي من الحمضيات)، وتتطلب العملية التحكم في درجة الحرارة (حوالي 70 درجة مئوية). المذيب متطاير ويتطلب تهوية جيدة. يعتمد إنتاج HIPS على مواد خام بتروكيماوية يصعب تحللها في البيئة الطبيعية. قد يؤدي تراكمه طويل الأمد إلى تلويث التربة والمسطحات المائية، ويتطلب استخلاصًا كيميائيًا متخصصًا.

أيهما يذوب أسرع: PVA أم HIPS؟

في مجال الطباعة ثلاثية الأبعاد،معدل ذوبان PVA أعلى بكثير من HIPS:

1. مقارنة معدلات الذوبان

مؤشر	كحول بولي فينيل (PVA)	بوليسترين عالي التأثير (HIPS)
وسط الذوبان	ماء (٢٥ درجة مئوية، ماء بارد، يذوب تمامًا خلال ١٢ ساعة).	مذيب الليمونين (يُسخّن على درجة حرارة ٧٠ درجة مئوية لعدة ساعات ليذوب).
معدل الذوبان	الأسرع (لا حاجة للتسخين، يمكن أن ينتفخ بسرعة في درجة حرارة الغرفة).	بطيء (يعتمد على تبخر المذيب وانتشاره، ويتطلب ظروفًا حرارية عالية).
بقايا	لا شيء (قابل للذوبان تمامًا في الماء).	لا شيء (الليمونين قابل لإعادة التدوير، لكن تكلفة المذيب مرتفعة نسبيًا).

2.الاختلافات في آليات الذوبان

كحول بولي فينيل (PVA):

• التركيب الجزيئي: يحتوي على كميات كبيرة من مجموعات الهيدروكسيل (-OH)، التي ترتبط بجزيئات الماء عبر روابط هيدروجينية دون كسر الروابط الكيميائية لعملية الذوبان.
• دعامة الأسنان).
• تنظيف النماذج الأولية السريع:لا يتطلب تلميعًا ميكانيكيًا لتقليل خطر تلف النموذج.

البوليسترين عالي التأثير (HIPS):

• التنظيف الصناعي: مناسب للحالات التي تتطلب تنظيفًا دقيقًا (مثل تصنيع الرقائق الدقيقة).

ما هي الفروق في التوافق بين PVA وHIPS في تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد؟

فيما يلي مقارنة بين PVA وHIPS باستخدام تقنيات مختلفة في الطباعة ثلاثية الأبعاد:

نوع العملية	كحول بولي فينيل (PVA)	بوليسترين عالي التأثير (HIPS)
​SLM	✅ مادة دعم معدنية (مذابة بدون بقايا).	❌ غير قابل للتطبيق (درجة انصهار منخفضة،غير قادر على دعم المعدن).
​FDM	متوفر، ولكنه يتطلب نظام فوهة مزدوجة (بالتزامن مع نظام HIPS).	✅ عملية شائعة (تكلفة منخفضة، تشغيل بسيط).
​SLS	✅ لا حاجة للدعم، سطح أملس (يتطلب منع أكسدة النيتروجين).	✅ لا حاجة للدعم، يُفضل استخدامه للطباعة الصلبة الأجزاء.

كيف تختار بين PVA وHIPS للبثق المزدوج؟

1.تحليل مبدأ وقابلية التكيف لعملية البثق المزدوج

مصفوفة تكيف نوع العملية

وضع البثق المزدوج	إمكانية استخدام بولي فينيل كلوريد (PVA)	إمكانية استخدام نظام HIPS
مادة مركبة مغلفة	★★★★☆	★★☆☆☆
تحبيب البثق المشترك	★★☆☆☆	★★★★★
بثق متدرج	★★★☆☆	★★★☆☆

التوافق الحراري

• لزوجة المصهور: تبلغ لزوجة بولي فينيل كلوريد 1000 سنتي بواز عند 60 درجة مئوية، و50 سنتي بواز عند 200 درجة مئوية، و5000 سنتي بواز عند 180 درجة مئوية، و1200 سنتي بواز عند 220 درجة مئوية لـ HIPS.

2.مقارنة وتحسين معلمات العملية الرئيسية

استراتيجية التحكم في درجة الحرارة

المعلمة	نافذة عملية PVA	نافذة عملية HIPS	مخطط التحكم التعاوني للبثق المزدوج
درجة الحرارة	50-70 درجة مئوية	80-100 درجة مئوية	اعتماد قالب تحكم في درجة الحرارة مجزأ (مُعرِّف تفاضلي/تكاملي/تكاملي مستقل بثلاث مناطق).
درجة حرارة منفذ التغذية	65±2&celessed	190±5&celessed	نظام التدفئة المتدرج (قسم التسخين المسبق/قسم القياس/قسم الخلط).

نموذج مطابقة سرعة المسمار

• براغي PVA الجانبية: 40-60 دورة في الدقيقة (قص منخفض لمنع التلف).
• براغي HIPS الجانبية: 80-120 دورة في الدقيقة (تتطلب معدل تعبئة مرتفع).

3.شرح أسس اتخاذ القرار

• أولوية التحلل البيولوجي:يتميز بولي فينيل الكحول (PVA) بتحلل معدل ثبات يزيد عن 92% في بيئة التربة بعد 180 يومًا (معيار ASTM D6400)، مناسب للاستخدام في تغليف المواد الغذائية والأفلام الزراعية، إلخ.
• عتبة التأثير:بوليسترين عالي التأثير بدون شقوق، قوة تأثير 60 كيلوجول/م² (GB/T 1040.2) لتلبية ظروف العمل مثلمصدات السيارات وأغطية الأجهزة المنزلية.
• الحاجة إلى تعديل هجين:عندما لا تلبي المادة خصائص الحاجز (ميزة PVA) والقوة الميكانيكية (ميزة HIPS)، يجب تحقيق التآزر من خلال هندسة الواجهة أو تعديل المكون الثالث.

كيفية تخزين خيوط PVA وHIPS هل هذا صحيح؟

خطة تخزين خاصة لخيوط PVA

1.هندسة التغليف

التغليف المركب متعدد الطبقات:

• م²/24 ساعة).

تكوين مادة مقاومة الرطوبة:

• تحتوي كل عبوة وزنها 50 كجم على منخل جزيئي وزنه 20 جم (نوع 4A).

2.تقنيات التحكم البيئي

نظام رطوبة ثابت:

• مع مزيل رطوبة (درجة حرارة نقطة الندى أقل من -10 درجات مئوية).
• تهوية أنظمة الهواء الجديدة ≥ ١٠ مرات في الساعة.

استراتيجية التحكم في درجة الحرارة:

• تم ضبط حد إنذار ارتفاع درجة الحرارة على 32 درجة مئوية (تبدأ مروحة العادم المتصلة).

خطة تخزين خاصة لخيوط HIPS

1.نظام تغليف مضاد للأكسدة

• تغليف مفرغ من الهواء: نسبة الأكسجين المتبقية أقل من 2% (إزاحة النيتروجين).
• طلاء مضاد للأكسدة:
  • الطبقة الخارجية من رغوة EVA المركبة (موصلية حرارية 0.035 واط/ (م. ك)).

2.تصميم الحماية المادية

• تدابير مضادة للكهرباء الساكنة: إذا كانت مقاومة تأريض رف التخزين أقل من 4 درجات مئوية،غطِّه بغشاء بولي إيثيلين ذي مقاومة سطحية 1×10^6 -1×10^8 أوميجا.
• هيكل حماية ميكانيكي: أرفف معيارية (تباعد الطبقات ≥ 30 سم لتجنب تشوه الضغط) مع إطارات دعم ثلاثية النقاط لكل لفة (توزيع الضغط ≥ ٩٠٪.

ما مدى أمان HIPS وPVA؟

١.تحليل أمان نظام HIPS

بيانات السمية: معايير إدارة الغذاء والدواء الأمريكية للمواد المعرضة للتعرض للأغذية (21 CFR § 177.1640)، السمية الفموية الحادة (LD50) > 5000 ملغ/كغ (الفئران).

سلامة العملية: 2.تحليل سلامة PVA

النمذجة الأولية الطبية.

صديق للبيئة: تحلل مائي كامل لإنتاج حمض أسيتيك غير ضار وغاز هيدروجين، مع دورة تحلل لا تتجاوز 7 أيام (ماء مقطر بدرجة حرارة الغرفة).

PLA/ABS ومواد أخرى نظام الفوهة المزدوجة من شركة LS.

ما هي الصعوبات التقنية التي تواجهها طباعة HIPS ثلاثية الأبعاد عند التعامل مع هياكل كبيرة ومعقدة؟

في مجال طباعة HIPS ثلاثية الأبعاد، يتمثل جوهر شركة LS في تعالج الحلول التكنولوجية التحديات التي نواجهها عادة في التصنيع الهيكلي المعقد واسع النطاق:

1.طبيعة خصائص مادة HIPS: التناقضات مع الطباعة الكتلية

• التعارض بين معدل الانكماش الحراري ودقة الأبعاد

عندما يتجاوز حجم الطباعة 500 مم، يمكن أن يتسبب الضغط الحراري المتراكم بسهولة في حدوث تشوه الانحناء، وخاصة في الهياكل المعلقة والمناطق ذات الجدران الرقيقة.

• التعارض بين قوة الانصهار وترابط الطبقات

أظهرت النتائج أن قوة التجريد بين الطبقات أقل بنسبة 40%-60% من القيمة النظرية في ظروف الطباعة غير المُحسّنة.

2.الاختراق التكنولوجي الأساسي لشركة LS

• تقنية التحكم في التشوه الحراري:

• المسح الضوئي التدريجي بالليزر:

مسار مسح على شكل حرف S مع ضبط الطاقة الديناميكي.

• أتمتة ما بعد المعالجة:

تجانس سريع في مجال درجة حرارة غير متجانسة مع تحرير إجهاد متبقٍ بنسبة 82%، تم تحقيقه من خلال إشعاع ميكروويف بتردد 2.45 جيجاهرتز.

ما هو نظام الأمان الذي تستخدمه شركة LS؟

1.تصميم سلامة المعدات

±1°C تحكم في حلقة مغلقة لمنع ارتفاع درجة الحرارة وتحلل المواد (Td > ٣٠٠ درجة مئوية (درجة حرارة تحلل HIPS).

ترشيح العادم: فلتر مركب قياسي من الكربون النشط + HEPA، كفاءة ترشيح المركبات العضوية المتطايرة ٩٩٫٩٪.

قاعدة بيانات توافق المواد: بناءً على منصة LS السحابية، يتم تحديث معلمات المواد فورًا لمطابقة فترات الطباعة الآمنة تلقائيًا.

2.مراقبة الجودة الإجراءات

• الفحص الوارد: تقرير فحص من جهة خارجية لكل شحنة (SGS/RoHS/REACH).
• شهادة المنتج النهائي: يجب أن تجتاز الأجزاء المعقدة 12 اختبار موثوقية، مثل اختبار تأثير مطرقة السقوط واختبار تآكل الضباب الملحي.

الملخص

في مجال الطباعة ثلاثية الأبعاد، يُعدّ كلٌّ من PVA وHIPS من المواد الاستهلاكية الشائعة الاستخدام في تطبيقات مختلفة، مع مزايا أداء فريدة. يُستخدم بولي فينيل أسيتات (PVA) على نطاق واسع بفضل شفافيته العالية وذوبانيته الممتازة. يدعم التعليق في الطباعة ثلاثية الأبعاد للمعادن المعقدة، ويمكن إزالته بسهولة بفضل ذوبانه في الماء بعد الطباعة. من ناحية أخرى، تُركز طباعة HIPS ثلاثية الأبعاد بشكل أكبر على إنتاج منتجات نهائية وظيفية، تتميز بمقاومة جيدة للصدمات ونعومة سطحية، وهي مناسبة للنماذج الأولية السريعة لأجزاء النماذج الأولية، والنماذج التعليمية، وحتى قوالب الحقن منخفضة التكلفة.

بالإضافة إلى ذلك، تتطلب HIPS العالية التحكم في درجة الحرارة أثناء الطباعة واستخدام فوهات خاصة لضمان استقرار حالة الذوبان. يُشكّل هذان النوعان تباينًا صارخًا من حيث قابلية التحلل والقوة الميكانيكية - فـ PVA صديق للبيئة ولكنه هش، بينما HIPS متين ولكنه صعب التحلل بيولوجيًا.

إخلاء المسؤولية

محتوى هذه الصفحة لأغراض إعلامية فقط.سلسلة LS لا تُقدّم أي تعهدات أو ضمانات من أي نوع، صريحة كانت أم ضمنية، فيما يتعلق بدقة أو اكتمال أو صحة المعلومات. لا ينبغي الاستدلال على أن معايير الأداء،التفاوتات الهندسية، وخصائص التصميم المحددة، وجودة المواد ونوعها أو جودة الصنع التي سيوفرها المورد أو المُصنِّع الخارجي من خلال شبكة لونغشنغ. تقع هذه المسؤولية على عاتق المشتري.اطلب عرض أسعار للقطع لتحديد المتطلبات الخاصة لهذه القطع.يرجى التواصل معنا لمعرفة المزيد حول EFormation.

فريق LS

LS شركة رائدة في مجالها، تُركز على حلول التصنيع المُخصصة. مع أكثر من 20 عامًا من الخبرة في خدمة أكثر من 5000 عميل، نركز على الدقة العالية في تصنيع الآلات باستخدام الحاسب الآلي، وتصنيع الصفائح المعدنية، والطباعة ثلاثية الأبعاد، وقولبة الحقن، وختم المعادن، وخدمات التصنيع الأخرى الشاملة. مصنعنا مجهز بأكثر من 100 مركز تصنيع حديث بخمسة محاور وحاصل على شهادة ISO 9001:2015. نقدم حلول تصنيع سريعة وفعالة وعالية الجودة لعملائنا في أكثر من 150 دولة حول العالم. سواءً كنت ترغب في إنتاج كميات صغيرة أو تخصيص كميات كبيرة، يمكننا تلبية احتياجاتك بأسرع وقت ممكن خلال 24 ساعة. اختر تقنية LS، فهي تعني الكفاءة والجودة والاحترافية. لمعرفة المزيد، تفضل بزيارة موقعنا الإلكتروني: www.lsrpf.com

الأسئلة الشائعة

1.هل يمكن استخدام PVA وHIPS معًا؟

يُمنع منعًا باتًا خلطهما.في حال استخدام تقنية الدعم القابلة للذوبان في الماء، يتصلب PVA عند ملامسته لليمونين (المستخدم عادةً في HIPS) إعادة المعالجة)، مما يؤدي إلى هياكل دعم غير قابلة للذوبان، بل وحتى إتلاف سطح HIPS.

2. هل HIPS صديق للبيئة؟

باستخدام معدات التقطير الجزيئي، يمكن إعادة تدوير أكثر من 95% من المذيبات، مما يقلل من انبعاثات المركبات العضوية المتطايرة.

3. ما مدى التوافق بين PVA وPLA؟

إن توافق PVA مع PLA محدود باختلاف معاملات التمدد الحراري (PVA: 5.3 × 10^-5 درجة مئوية، PLA: عند طباعة هيكل التعليق، إذا تجاوز الامتداد 50 مم، فقد يؤدي اختلاف التمدد الناتج عن درجة الحرارة إلى فشل التصاق الطبقات البينية. data-v-7b79c893="">4.لماذا تُعد طباعة HIPS ثلاثية الأبعاد مناسبة لصنع قوالب الحقن؟

تتميز مادة HIPS بصلابة متوسطة (صلابة موس 5-6)، وثبات حراري (درجة حرارة انتقال الزجاج حوالي 95 درجة مئوية)، ويمكن معالجة سطحها لتأثير المرآة.طورت عملية الطباعة المتخصصة HIPS بواسطة يمكن لتقنية LS، جنبًا إلى جنب مع تقنية معالجة اقتران المحاور المتعددة، محاكاة السطح المعقد للقالب بدقة.

الموارد

خيوط الطباعة ثلاثية الأبعاد

كحول البولي فينيل

مخاطر الصحة والسلامة للطباعة ثلاثية الأبعاد