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可溶性支撑丝材革新 FFF 3D 打印:选型全攻略

FFF 3D 打印相较其他增材技术的核心短板是:每层打印区域必须有前一层支撑。故悬垂 >45° 或桥接 >10 mm 均需支撑结构。

单喷头 FFF 机仅能用打印材料自制支撑。打印后机械拆除,常用低密度支撑结构+间隙层便于手工拆除,但支撑接触面表面质量往往较差。

可溶性支撑丝材革新 FFF 3D 打印:选型全攻略

图 1:3D 打印件支撑。来源:3DHubs

双喷头 FFF 机扩展选项:支撑材料可与成型材料不同。引入在不溶解成型材料的溶剂中可溶的支撑材料,可用致密支撑紧贴工件,保证接触面极佳光洁度。

可溶性支撑丝材革新 FFF 3D 打印:选型全攻略

图 2:Raise3D Pro2 双喷头。来源:Raise3D

可溶性支撑丝材种类繁多,但性能与兼容性各异。选型须考量关键特性确保兼容性:

目前可溶性支撑材料三大类:

有机溶剂溶解型丝材

性能近似成型材料,但可在不侵蚀成型材料的溶剂中溶解。

此类选择较少,主因两难:一、理化性质相近的材料对大多数溶剂行为相似,难觅合适溶剂;二、多数有机溶剂高毒或难获取,需专业废液处理。

可溶性支撑丝材革新 FFF 3D 打印:选型全攻略

图 3:D-柠烯。来源:Filament2print

最常用的是 HIPS,性能匹配大多数 ABS/ASA 基材。除热性能相近外,与 ABS/ASA 粘结良好。因低成本、D-柠烯溶解(易得、低毒、低成本),是最主流支撑材料之一。

需激活剂的水溶性丝材

基于ATP(丙烯酸酯三元共聚物)。**在碱性溶液中溶解**。与 ABS/ASA 兼容性极佳,亦可用于 PC(兼容性稍弱)。

非直接水溶,需碱性 pH,故须用缓冲激活剂(如 3DWash)。

可溶性支撑丝材革新 FFF 3D 打印:选型全攻略

图 4:3DWash。来源:Traxer

是HIPS 完美替代:免有机溶剂,且专为支撑开发添加改性,**溶解更快、残留更少**。

视频 1:PolyDissolve S2 发布。来源:Polymaker

代表材料:PolyDissolve S2、Z-SUPPORT ATP。

直接水溶性丝材

研发直接水溶支撑丝材是厂商核心目标——免有机溶剂、免碱液,最安全、最普及。

故此类材料最丰富,兼容材料范围最广。

直接水溶性分两亚类:

兼容低温材料的水溶性丝材:基于 PVA(聚乙烯醇)或 BVOH(乙烯醇-丁烯二醇共聚物)。**与 PLA 兼容性极佳**,PA 可用但兼容性一般。BVOH 可视为 PVA 进化版:兼容 PETG 甚至部分柔性丝材、冷水溶解速率更高。代表:LAY-PVA、PVA Raise(PVA 系);Mowiflex、**Z-SUPPORT Premium**(BVOH 系)。

视频 2:PVA 与 BVOH 对比。来源:BCN3D

兼容高温材料的水溶性丝材:**目前最先进的支撑材料**。由水溶性聚合物(似前类)+ 糖类(通常海藻糖,多糖、速溶、高热稳)共混。聚合物/糖比例与厂商专有添加剂决定配方,**兼容从 ABS 到 PEEK/ULTEM 的宽温域材料**。

可溶性支撑丝材革新 FFF 3D 打印:选型全攻略

图 5:Aquatek X1 支撑打印 PA-CF 件。来源:3DXTech

Aquasys 120、**Aquatek X1** 兼容 PLA、ABS、ASA、PA、PETG、部分柔性丝材。Aquasys 120 兼容 PC、PP。两者耐腔温 120°C,适配工业机。

更进阶的是 Aquasys 180,**可能是目前最先进、兼容性最强的支撑材料**。除兼容 Aquasys 120 同级材料外,可搭配 PEKK、PEEK、ULTEM、PPSU,耐腔温 180°C。

可溶性支撑丝材革新 FFF 3D 打印:选型全攻略

图 6:Aquasys 180 支撑件。来源:Infinite Material Solutions

但此类材料核心优势(高水溶性)也是最大短板:**极度敏感环境湿度**。**储存与使用均需专用密封容器**。吸湿后粘结下降、堵头风险升高。

如何选用最合适的可溶性支撑丝材

选型核心是分析成型材料:

虽常笼统称“可溶性丝材”,实则包含特性迥异的多材料体系。**当前可找到兼容从 PLA 到 PEEK 几乎所有材料的高品质可溶性支撑丝材**。

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