با فیلامنت HIPS آشنا شوید

HIPS (پلی استایرن با ضربه بالا) از ترکیب لاستیک پلی بوتادین و پلی استایرن خالص ساخته می شود. HIPS یک ماده ترموپلاستیک است که دارای برخی ویژگی‌های منحصربه‌فرد است که در اکثر فیلامنت ها مشترک نیست، از جمله: رطوبت سنجی کم. حلالیت در دی لیمونن (یک حلال شیمیایی)؛ و مقاومت در برابر ضربه خوب HIPS مزیت مقرون به صرفه بودن، چاپ سریع و بادوام بودن را دارد. به عنوان یک مزیت اضافی، می تواند به عنوان یک ماده پشتیبانی برای قطعات پرینت سه بعدی ABS عمل کند.

HIPS توسط Johann Eduard Simon، داروساز آلمانی ساخته شده است. رزین درخت شیرینی به نام استوراکس گرفته شد و سنتز شد. نتیجه سنتز یک ماده روغنی بود. چند روز بعد، در کمال تعجب، این ماده غلیظ شد و ژله مانند شد. او این ماده را اکسید استایرن نامید. با این حال، تقریبا یک قرن طول کشید تا این محصول در کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار گیرد.

در حال حاضر، HIPS در صنایع مختلف برای تولید محصولات مصرفی از جمله: اسباب بازی، قطعات الکترونیکی، تریلر دوچرخه و بسته بندی مواد غذایی استفاده می شود. در این مقاله استفاده از HIPS برای پرینت سه بعدی به تفصیل مورد بحث قرار می گیرد: ترکیب، خواص، محدودیت ها و کاربردهای آن، و همچنین نکاتی برای چاپ موفق با فیلامنت های HIPS.

پرینت سه بعدی HIPS چیست؟

در حالی که فیلامنت HIPS را می توان به تنهایی برای چاپ قطعات سه بعدی استفاده کرد، عمدتاً برای چاپ تکیه گاه هایی که به راحتی جدا می شوند برای ساختارهای آویزان در قطعات چاپ شده از پلاستیک های دیگر استفاده می شود. HIPS معمولاً با ABS به عنوان ماده اصلی چاپ جفت می شود. ساختارهای پشتیبان چاپ شده با HIPS را می توان با حل کردن آنها در d-limonene بدون سنباده یا ساییدن از قطعه اصلی چاپ شده جدا کرد. این ویژگی به همین دلیل است که از آن به عنوان یک ساختار پشتیبانی با ABS استفاده می شود: ABS برای قسمت اصلی چاپ شده، و HIPS به راحتی قابل حل برای پشتیبانی چاپ موقت.

ترکیب فیلامنت HIPS چیست؟

HIPS ترکیبی از ویژگی های شیمیایی لاستیک پلی بوتادین و پلی استایرن خالص است. لاستیک پلی بوتادین به دلیل خاصیت ارتجاعی خود شناخته شده است. از طرف دیگر پلی استایرن خالص به دلیل سختی آن معروف است. حاصل این ترکیب یک ماده جامد است که به دلیل استحکام کششی نسبتا بالایی که دارد به راحتی نمی شکند.

برای تهیه HIPS، بوتادین به طور انتخابی در استایرن پلیمریزه می شود. این فرآیند در حضور یک کاتالیزور شیمیایی به نام نئودیمیم بیس (2-اتیل هگزانول) فسفونات / دی ایزوبوتیل آلومینیوم هیدرید / دی اتیل آلومینیوم کلرید به دست می آید. محلول پیش پلیمر باید دارای محتوای سیس-1،4 بالا و استایرن کم به ترتیب 96.6% و 1.01% باشد. محلول شیمیایی حاصل دوباره با استایرن پلیمریزه می شود، اما این بار به روشی کامل.

فیلامنت HIPS چه ویژگی هایی دارد؟

برخی از خواص HIPS عبارتند از:

HIPS به راحتی قابل شکل گیری و ماشین کاری است و با طیف وسیعی از چسب ها به خوبی کار می کند.
بادوام است و مقاومت خوبی در برابر ضربه دارد.
این یک ماده پشتیبانی قابل حل است که در دی لیمونن محلول است.
HIPS برای مواد غذایی ایمن است و بنابراین می تواند به عنوان یک محصول بسته بندی در صنایع غذایی و نوشیدنی استفاده شود.
یکی از ویژگی های مفید HIPS ذخیره سازی آسان آن است. بر خلاف بسیاری از فیلامنت ها، که در معرض هوا رطوبت را جذب می کنند (هیگروسکوپیک هستند)، HIPS در هنگام قرار گرفتن در معرض رطوبت پایدار می ماند.
دمای ذوب در محدوده 220-250 درجه سانتیگراد کاهش می یابد.

این مقاله هم ممکن است برایتان جالب باشد: راهنمای کامل پرینت سه بعدی فیلامنت سیلیکونی

مقایسه خواص فیلامنت HIPS

جدول 1 زیر خواص فیلامنت های HIPS را با سایر مواد فیلامنت مقایسه می کند:

جدول 1: مقایسه HIPS در مقابل ABS در مقابل PETG در مقابل PLA

ویژگی	HIPS	ABS	PETG	PLA
قابل تجزیه زیستی	خیر	خیر	خیر	آره
قابل بازیافت	آره	آره	آره	آره
رطوبت سنجی بالا	خیر	آره	آره	آره
مقاوم در برابر اشعه ماوراء بنفش	خیر	خیر	آره	خیر
ایمن برای مواد غذایی	آره	آره	آره	آره

محدودیت های چاپ سه بعدی با HIPS چیست؟

اگرچه HIPS مزایای خود را دارد، اما همچنان محدودیت هایی دارد. HIPS دارای سختی سطح پایینی است: خراشیدن آن آسان است. یکی دیگر از اشکالات فیلامنت خواص مکانیکی ضعیف آن است: سخت و شکننده است. HIPS بسیار قابل اشتعال است، بنابراین باید اقدامات ایمنی برای جلوگیری از خطر آتش سوزی بالقوه در حین پرینت سه بعدی انجام شود. HIPS حتی پس از خارج شدن از آتش به سوختن ادامه می دهد.

چگونه از HIPS در پرینت سه بعدی استفاده کنیم؟

برای استفاده بیشتر از ویژگی های HIPS در پرینت سه بعدی، برخی الزامات ضروری است. در زیر چند نکته و ترفند مفید برای پرینت سه بعدی با HIPS ذکر شده است:

اطمینان حاصل کنید که دمای بستر گرم چاپگر در 90-110 درجه سانتیگراد حفظ شود.
سطوح مختلف ساختمانی را می توان استفاده کرد، از جمله: نوار کاپتون، ورق های PET و صفحات شیشه ای.
دمای ذوب مورد نیاز باید حدود 220-250 درجه سانتیگراد باشد.
مخلوطی از ABS و استون را می توان ساخت و روی میز گرم اعمال کرد. مخلوط حاصل که دوغاب ABS نام دارد به بهبود چسبندگی بستر کمک می کند.
اگر از HIPS به عنوان یک ماده پشتیبانی استفاده شود، یک اکسترودر چاپگر دوتایی مورد نیاز است.

بهترین تنظیمات پیکربندی برای پرینت سه بعدی HIPS چیست؟

برای به دست آوردن کیفیت عالی فیلامنت HIPS، تنظیمات چاپگر مانند: دمای اکسترودر، دمای بستر، سرعت چاپ و سرعت فن اکسترودر باید در سطح بهینه تنظیم شوند. برای دریافت بهترین نتایج، جدول 2 تنظیمات توصیه شده چاپگر را خلاصه می کند:

جدول 2. تنظیمات چاپگر HIPS

تنظیمات چاپگر	ارزش
دمای اکسترودر یا دمای نازل یا دمای ذوب یا دمای چاپ	220-250 درجه سانتیگراد
دمای تخت	90-110 درجه سانتیگراد
سرعت چاپ	35-60 میلی متر بر ثانیه
سرعت عقب نشینی	20-45 میلی متر بر ثانیه
عقب نشینی (باودن)	4-6 میلی متر
پسرفت (مستقیم)	2-3 میلی متر
جریان فیلامنت یا سرعت جریان	95-105٪
محفظه چاپگر	توصیه شده
مواد تخت	برخی از آنها شامل نوار کاپتون، ورق PET و صفحه شیشه‌ای هستند، اما نه محدود به آن

بهترین سرعت چاپ سه بعدی HIPS چیست؟

سرعت مورد نیاز فیلامنت چاپ سه بعدی HIPS در محدوده 35 تا 60 میلی متر بر ثانیه است. سرعت چاپ مناسب به عواملی مانند برند فیلامنت و شرایط محیطی بستگی دارد. سرعت چاپگر بر کیفیت چاپ تاثیر منفی می گذارد. سرعت بهینه نشان دهنده تعادل بین کیفیت قطعه و نرخ تولید است. قطعات پیچیده باید کندتر از قطعات ساده چاپ شوند. به عنوان مثال، اگر یک مدل از لایه های پیچیده زیادی تشکیل شده باشد، قبل از پر شدن باید مرزهای این لایه ها ایجاد شود.

دمای ذوب فیلامنت HIPS چقدر است؟

بسته به برند فیلامنت HIPS، دمای ذوب بین 220 تا 250 درجه سانتیگراد کاهش می یابد. هات اند که به نازل متصل شده است، وظیفه ذوب فیلامنت را بر عهده دارد در حالی که اکسترودر کار بیرون راندن آن را انجام می دهد.

آیا هنگام چاپ با HIPS به تخت چاپ گرم نیاز است؟

بله، برای پرینت سه بعدی با فیلامنت HIPS به یک تخت گرم که می تواند دمای بین 90 تا 110 درجه سانتی گراد را حفظ کند، نیاز است. این محدوده دما نه تنها برای چاپ فقط HIPS بلکه برای HIPS به عنوان یک ماده پشتیبانی برای ABS نیز کاربرد دارد. HIPS و ABS هر دو تقریباً دمای بستر یکسانی دارند. ماهیت تخت گرم این است که به دلیل چسبندگی ضعیف، تمایل چاپ HIPS به تاب برداشتن یا چرخاندن از شکل خارج شود.

ضخامت دیوار خوب برای چاپ سه بعدی HIPS چیست؟

برای بدست آوردن قطعات بهتر هنگام پرینت سه بعدی با HIPS، دیوارها نباید خیلی نازک یا خیلی ضخیم باشند. اگر خیلی نازک باشد، ممکن است تاب خوردگی و اگر خیلی ضخیم باشد، ممکن است ترک بخورد. حداقل ضخامت دیوار مناسب برای چاپ HIPS 1.0 میلی متر است. قبل از انتخاب ضخامت دیوار، عوامل خاصی باید در نظر گرفته شود، مانند: هدف طراحی، اهداف زیبایی شناختی و فرآیند چاپ سه بعدی. هنگامی که به عنوان تکیه گاه استفاده می شود، حداقل ضخامت دیواره فیلامنت HIPS 1.2 میلی متر است. این اندازه گیری را می توان با اندازه گیری فاصله بین سطح داخلی و سطح خارجی یک مدل چاپی یا سه بعدی محاسبه کرد.

چگالی دیوار خوب برای چاپ سه بعدی HIPS چیست؟

تراکم پرکننده خوب و مناسب برای فیلامنت ترموپلاستیک HIPS 20 درصد است. تراکم پر کردن نشان می دهد که بخش داخلی چاپ سه بعدی از چه مقدار ماده تشکیل شده است. چگالی پرکننده به صورت درصدی با 100 درصد بالاترین ارزیابی می شود. از یک قسمت توخالی (0٪) تا یک قسمت نیمه پر و یک قسمت کاملاً پر یا جامد (100٪) متغیر است.

آیا HIPS زیست تخریب پذیر است؟

خیر، فیلامنت HIPS زیست تخریب پذیر نیست. این خاصیت نتیجه محتوای پلی استایرن بالای فیلامنت است.

آیا HIPS قابل بازیافت است؟

بله، HIPS 100٪ قابل بازیافت است، اگرچه زیست تخریب پذیر نیست. از HIPS می توان برای کاهش زباله های پلاستیکی استفاده کرد.

آیا HIPS هیگروسکوپیک است؟

خیر، HIPS بر خلاف اکثر مواد فیلامنت پرینت سه بعدی، رطوبت سنجی نیست. بسیاری از فیلامنت ها مانند ABS، PETG، PET و PLA هنگام قرار گرفتن در معرض هوا رطوبت را جذب می کنند. HIPS حتی در محیط های مرطوب به راحتی قابل ذخیره و استفاده است. فناوری چاپ سه بعدی برای ساخت و ساز

سوالات و پاسخ ها

تفاوت بین HIPS و PLA در پرینت سه بعدی چیست؟

پلی لاکتیک اسید (PLA) یک فیلامنت ترموپلاستیک زیست تخریب پذیر است که از مواد آلی تجدیدپذیر مانند نیشکر ساخته شده است. از سوی دیگر، HIPS یک فیلامنت غیر قابل تجزیه زیستی است. علاوه بر این، بخار تولید شده در حین پرینت سه بعدی با PLA برخلاف بخارهای مضر HIPS غیر سمی است. برای چاپ ایمن با HIPS (یا HIPS با ABS) به تهویه کافی نیاز است.

تفاوت بین HIPS و ABS در پرینت سه بعدی چیست؟

ABS و HIPS از بسیاری جهات شبیه به هم هستند، به خصوص وقتی که مربوط به خواص چاپ باشد. به عنوان مثال، ABS و HIPS دارای دمای اکستروژن یا چاپ و همچنین دمای بستر مشابه هستند. در نتیجه، هنگامی که پرینت سه بعدی و HIPS به عنوان مواد پشتیبانی برای ABS استفاده می شوند، به عنوان شرکای اکستروژن دوگانه استفاده می شوند. وقتی صحبت از تفاوت آنها می شود، HIPS شکننده تر و از نظر ابعادی پایدارتر از ABS است.

تفاوت بین HIPS و PETG در پرینت سه بعدی چیست؟

PETG یک فیلامنت ترموپلاستیک است که با جایگزینی برخی از مولکول های گلیکول PET ساخته می شود. برای مواد غذایی ایمن، شفاف است و در ساخت بطری های آب استفاده می شود. PETG از نظر مقاومت در برابر ضربه بهتر از HIPS عمل می کند. HIPS در مقایسه با PETG شکننده تر است و به راحتی می شکند.