创想三维：国外推出PVDF耗材 适用FDM桌面3D打印机
制造业中有很多高性能的聚合物，但往往在应用到3D打印机时会遇到一些困难。随着3D打印技术的发展，已经有越来越多的材料加入了3D打印家族，比如近年大热的PEEK-聚醚醚酮、PEKK-聚醚酮酮特种塑料。而作为一种广受欢迎，在许多行业中众所周知的材料，聚偏二氟乙烯（PVDF）现在已经开始有几家公司用于商业化3D打印。
PVDF非常有前途，因为它不需要高温3D打印机进行打印，这可以为3D打印开辟了一些非常有趣的功能。
一、PVDF有什么特别之处？
为什么PVDF有可能成为3D打印的抢手材料？PVDF对核辐射具有抵抗力，并且还具有很强的耐腐蚀性能，与各种化学品（包括石油，天然气和润滑剂）以及全卤代烃类，醇类，酸类和碱类长期接触稳定性良好。它还具有抗紫外线功能，可以暴露在阳光下多年而不会失去其机械性能。
此外，PVDF是非吸湿性的，这意味着它不吸收水分，不需要特殊的干燥或储存，这与PLA和尼龙等材料不同。它具有优异的材料释放性能，长期的水解稳定性，盛放食品安全无害，可用γ射线灭菌而不损失拉伸强度，它还可满足高达150oC的连续使用，并且阻燃性能良好，具有低烟和火焰特性。
二、PVDF有哪些应用？
PVDF产生于20世纪60年代，它对核辐射的抵抗力使其成为可用于核工业的材料。此外，也可用于纸浆和纸张，以及化学工厂地下燃料、海上石油平台管道和管道的密封。
另外，由于PVDF的高机械强度、耐化学性和低渗透性，也常被用作接触表面，用于腐蚀性流体的生产、储存和转移。它还用于机械部件，制造容器，储罐，泵，阀门，过滤器，热交换器，塔填料，管道系统等。
它对火灾，化学品，冲击和磨损的抵抗力使其成为电线和电缆的良好候选者，并且它还在电力和电子设备中具有许多应用，例如保护性护套，压力通风系统和通信电缆。
在汽车工业中，PVDF被用作燃料管线和加油站燃料泵，装饰薄膜，HEV/EV电池中的粘合剂，模塑和热成型车身部件以及用于防腐蚀的罐式拖车衬里的屏障衬里。
三、PVDF的3D打印应用是什么？
但直到最近，PVDF才出现在3D打印行业，目前不止一家公司正在使用由阿科玛（Arkema）制造的PVDF耗材，据传有一些公司正在研究其他供应商提供的其他PVDF长丝，包括Solvay、Daikin、Kureha、3MDyneon等全球知名材料供应商。其中，来自比利时的苏威集团（Solvay）在各种含氟聚合物方面拥有丰富的经验，近期已在优化PVDF，开发用于FFF/FDM工艺的3D打印耗材。另外，美国NilePolymers公司最近已经开始供应新品Fluorinar-H，这是一种基于PVDF的丝状耗材，专为工业级3D打印而设计，聚偏二氟乙烯含量为100%，而不像其他类似产品是混合物。
作为一种3D打印材料，纯PVDF是如此新颖，以至于尚未在广泛的基础上证明自己，但其上述特性使其成为航空航天和汽车行业以及电子，建筑领域3D打印应用的有希望的候选者，可以吸引核电行业中越来越多的3D打印应用，它可能是用于原型制造和小批量生产的良好材料，尤其是在需要耐化学性的物质中（例如另模具行业非常头疼工业阀门）。
编者联系了PVDF耗材的生产商以了解更多信息，Arkema的GuillaumedeCrevoisier告诉我们，基于Arkema的聚偏二氟乙烯PVDF的长丝非常特别，因为它们比许多其他耗材更坚固，更具各向同性。
部分公司则回应了我们在3D打印中使用PVDF的一些现实例子：
Nile Polymers公司的Howard Fisher：“上周，我们为自动瓶灌装站打印了一个三件式夹具，我们还完成了一系列1.2和3英寸直径的法兰，这些将被插入PVDF/FRP双层压酸储罐中，储罐衬里也由PVDF制成。目前我们正在为手动泵送水净化系统3D打印多个过滤器，PVDF过滤器允许进行积极的化学清洁。另外，我们正在设计用于制药应用的化学品储存容器，传统上这些都是由不锈钢制成，但很容易滋生微生物，这需要CIP（就地清洁）程序，但这回导致不锈钢表面上的粗糙或锈蚀以及可能的下游工艺污染。而使用Fluorinar-C PVDf耗材3D打印这些容器，可以解决这一问题”
Convena的Volker Kappius：“我们的初始客户是高校、航空航天业以及在线3D打印耗材经销商，客户选择PVDf耗材可以打印各种部件，用于化学处理操作，例如固定装置和阀门组件，以及可能暴露于酸，溶剂和其他刺激性化学品的配件。PVDF的耐腐蚀性能广受认可，我们的客户发现它在这些应用中非常有效。“
四、PVDF的3D打印性能如何？
我们向尼罗河聚合物（NilePolymers）的Howard Fisher询问了使用这种材料的情况：
“当第一次生产Fluorinar-H长丝时，可以3D打印，但存在一些问题，我们遇到了底板翘曲的问题，这限制了小的3D打印部件，因为经常需要大的底座或边缘。我们开始尝试不同种类的PVDF聚合物，并发现一种长丝与聚乙酸乙烯酯（PVA）胶棒粘合良好，该胶棒应用于加热的3D打印机热床。之后，我们在一款FDM3d打印机上创建了各种各样的零件，不需要加热室，不需要昂贵的3D打印机，并且零翘曲。现在，很多化学家和工程师能够在消费级3D打印机上创建功能实用的零件，但由于可用的塑料毫无价值，因此通常很难找到令人满意的塑料3D打印解决方案，我想用Fluorinar-C PVDF改变它。”
经销商3Dogg的Bert Ebus：“PVDF-C（共聚物）非常容易在任何3D打印机上打印。几乎没有翘曲，大型物体也不是问题。另一方面，PVDF-H打印起来要困难得多。在标准温度的3D打印机上运行非常顺畅，并且流动性比PLA或ABS好得多。”
五、PVDF的使用问题
1.设置
PVDF不是一种超高温材料，它可以在大多数开放式材料消费者FDM 3D打印机上打印，这是一个令人兴奋的问题。它应该在240-260℃的温度下挤出，在100℃的加热床可以帮助防止翘曲。最好的印刷表面通常被认为是PEI板材，使用胶棒（但Howard和Bert Ebus直接在玻璃板上用打印）。当在10至30mm/s之间相对缓慢地挤出时，PVDF效果最佳。Bert Ebus提到他在3D打印机上的最佳设置是他使用“喷嘴温度为250oC，床温为100oC，20毫米/秒的边缘，并使用Elmers Purple进行粘合。
2.成本
PVDF耗材的缺点是价格昂贵，当然它更像是一种工业上适合的材料。它的优良特性也应该使它值得付出代价。Nile Polymers销售的1.75毫米和2.85毫米500克Fluorinar-H长丝价格为100美元，3DXtech声称的ESD安全500克PVDF耗材价格为170美元，目前使用醉的Arkema耗材价格则为130美元。
3.安全
一个需要注意的重要事项是PVDF材料加热到350oC以上，会释放出有毒的烟雾，如氟化氢，后续可能需要一个规范的工业3D打印安全标准。
结论
3D打印PVDF材料的开发为3D打印的应用创造了更多可能，支持在普通桌面级3D打印机上使用会吸引更广泛采用。尤其是对于习惯使用PVDF的制造公司来说，PVDF的应用对于3D打印行业来说是重大进步。
（来源：创想三维，www.cxsw3d.com）
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