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Evaluación de procesabilidad e impresión de PVA en estructuras de soporte para FDM.

Pilar Villanueva| AIMPLAS

Evaluación de procesabilidad e impresión dePVA en estructuras de soporte para FDM

Pilar VillanuevaDpto. Extrusión AIMPLASpvillanueva@aimplas.es

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Índice1. Características PVOH

2. Problemas de PVOH

3. Materiales testados y equipamiento

4. Pruebas de impresión de diferentes grados de PVOH

5. Impresión prototipos ABS y PLA con PVOH como soporte.

6. Solubilidad

7. AIMPLAS y la impresión 3D

CARACTERÍSTICAS DEL PVOH

Biodegradable y compostable

Soluble en agua fría y agua caliente

Se utiliza en impresoras de cabezas múltiples a modo deestructura para aquellas zonas más frágiles.

Los diferentes grados de PVOH se clasifican según su grado dehidrólisis:

- Baja hidrólisis 78-86%

- Parcialmente hidrolizados 86 – 94 %

- Totalmente hidrolizados 96 – 100 %.

El PVOH se obtiene a través de un proceso realizado en dos etapas:

1) Polimerización del monómero vinil acetato

CARACTERÍSTICAS DEL PVOH

2) Hidrólisis parcial o completa delpolivinilacetato PVAc.

CARACTERÍSTICAS DEL PVOH Diferentes propiedades dependiendodel grado de hidrólisis y del tamañode las cadenas que presente.

Grado de hidrólisisPeso

molecular

Viscosidad

Propiedades: solubilidad

Cristalinidad

CARACTERÍSTICAS DEL PVOH

Aumento viscosidad

Viscosidad Tipo Viscosidad

Grado polimerización

Peso molecular promedio

3-4 cps Muy baja 150-300 13000-23000

5-6 cps Baja 350-650 31000-50000

22-30 cps Media 1000-1500 85000-124000

45-72 cps Alta 1600-2200 146000-186000

Disminuye solubilidad

Aumenta adhesión a superficie hidrofilicas

PROBLEMAS DEL PVOH

PVOH no termoplástico No procesable en equipamiento convencional

PVOH termoplástico Plastificación

(glicerina, etilen glicol, urea)

Mejora resistencia térmica

MATERIALES TESTADOS y EQUIPAMIENTO

PVOH NICHIGO G-POLYMER:

- Parcialmente hidrolizado- MFI = 4 - 5 g/10 min (210ºC, 2.16kg)- Tª fundido = 185ºC- Viscosidad = 4,6cps

Obtención de filamento 2,85mm

Enfriamiento en aire

MATERIALES TESTADOS y EQUIPAMIENTO

Filamentos comerciales 2,85mm:

- PVOH: comercial 1 y comercial 2

- PLA

- ABS

DATOS DE FABRICACIÓNEQUIPO Ultimaker 2

DIAMETRO BOQUILLA 0.4 mmTEMPERATURA DE

IMPRESIÓN200/220/240ºC

TEMPERATURA DE MESA 60ºCVELOCIDAD DE IMPRESIÓN 60 mm/sVELOCIDAD DE RELLENO 60 mm/s

FLUJO DE MATERIAL 100%DENSIDAD DE RELLENO 100%

ALTURA DE CAPA/CALIDAD 0.1 mm/Normal qualityTIPO DE

ADHESIVO/ADHERENCIAAdhesivo/falda

PRUEBAS DE IMPRESIÓN DIFERENTES GRADOS DE PVOH

Deslaminación entre ABS y PVOH comercial Adhesión entre ABS y PVOH Nichigo

IMPRESIÓN PROTOTIPOS ABS y PLA con PVOH como soporte

Pruebas de impresión con PLA y ABS

Comercial 1Se imprime correctamente, pero deja hilos de materialentre las piezas. Deslaminación en la torre auxiliar, malaadherencia tanto con ABS como con PLA.

Comercial 2

El filamento se imprime perfectamente. No deja hilosentre piezas. Buena adherencia con PLA. Se apreciadeslaminación entre el PVA y el ABS en la torre auxiliar.Peor adherencia con el ABS.

PVOH NichigoSe imprime muy bien, no deja hilos de material entre laspiezas. Buena adherencia entre capas con el ABS. Buenaadherencia con PLA

IMPRESIÓN PROTOTIPOS ABS y PLA con PVOH como soporte

PRUEBAS SOLUBILIDAD EN AGUA FRIA

Tiempo disolución (minutos) en piezas PLA-PVOH

Tiempo disolución (minutos) en piezas ABS-PVOH

170

10080

Comercial 1 Comercial 2 Nichigo

170

70 70

Comercial 1 Comercial 2 Nichigo

t = 68 mint = 30 mint = 20 min

Piezas ABS-PVOH

PRUEBAS SOLUBILIDAD EN AGUA FRIA

Pruebas solubilidad agua a temperatura ambiente: reducción de tiempo

AIMPLAS: NUEVAS FORMULACIONES PVOH DESARROLLADAS

Desarrollo de nuevos

materiales

Extrusión de filamento

Optimización de la impresión Caracterización

120

140

160

AIMPLAS Nichigo Comercial 2

AIMPLAS: NUEVAS FORMULACIONES PVOH DESARROLLADAS

CASO DE ÉXITO: LÁMPARA SENSITIVA

València Parc TecnològicPATERNA (Valencia)SPAIN

AIMPLAS

Over 8.500 m2

facilities

Materials, processes and plastic products and composites

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