材料概览
高抗冲聚苯乙烯(HIPS)是一种改性聚苯乙烯材料，通过添加聚丁二烯橡胶提高抗冲击性。其乳白色半透明外观与ABS相似，但具备独特的溶解特性，被ASTM归类为可回收塑料#6。
1. 物理特性
| 参数 | 测试值 | 对比参考 |
|---|---|---|
| 密度 | 1.04-1.06 g/cm³ | ABS(1.05) / PLA(1.25) |
| 吸水率(24h) | 0.15-0.25% | 低于PETG(0.6%) |
| 表面硬度(洛氏R标尺) | 105-115 | 接近PC/ABS合金 |
2. 机械性能
- 缺口冲击强度：8-12 kJ/m²（ASTM D256）
- 弯曲模量：1900-2200 MPa
- 抗拉强度：28-35 MPa（Z轴方向下降15-20%）
3. 热学表现
- HDT(热变形温度)：75-85℃ (0.45MPa载荷)
- 玻璃化转变温度：95-105℃（DSC法测定）
- 线性膨胀系数：8×10⁻⁵ /℃（需补偿收缩算法）
4. 化学兼容性
| 溶剂类型 | 耐受性 | 典型清洗剂推荐 |
|---|---|---|
| 柠檬烯 | 溶解 | D-柠檬烯(工业级) |
| 异丙醇 | 稳定 | >99%纯度IPA |
| 丙酮 | 溶胀 | 不推荐接触超过0.5h |
5. 加工窗口
- 熔体流动速率：5-9 g/10min（220℃/10kg）
- 最佳层厚：0.1-0.3mm（首层建议0.25mm）
- 冷却速率：30-50%风扇功率（防止翘曲）
二、主流品牌3D打印材料
1. eSUN HIPS
- 描述： 这种可溶解的材料可在打印 ABS、PETG 等极其复杂的形状或具有部分封闭腔体的形状时用作 3D 打印支撑材料；Hips 适用于多喷嘴打印机。
- 价格：110元
- 官网：https://www.esun3d.com/hips-product/
2. Z-HIPS
- 描述： Z-HIPS 线材最适合 3D 打印大型模型。其耐用性使其成为原型机和功能测试的理想选择。与标准高抗冲聚苯乙烯相比，Z-HIPS 经过改进，可为您的 3D 打印提供独特的半哑光效果。该材料的表面质量与批量生产物品的表面相当。使用 Z-HIPS，您可以快速制作外壳和工业零件的原型，无需后处理。这种低收缩材料可让您在与最终产品非常相似的模型上高效地运行可靠的性能测试。
- 官网：https://zortrax.com/filaments/z-hips/
核心应用场景
1. 复杂结构支撑（搭配ABS）
案例：汽车油泵叶轮打印
- 问题：12片曲面叶片存在30°悬垂
- 方案：双喷嘴策略
- 主喷嘴：ABS 245℃打印主体
- 辅喷嘴：HIPS 230℃填充支撑
- 后处理：柠檬烯浸泡2小时后超声波清洗
- 结果：表面粗糙度Ra≤6.3μm，支撑清除完整度达98%
2. 临时模具制造
案例：硅胶耳机套批量生产
- HIPS打印分体式模具（壁厚2.5mm）
- 注入液态硅胶（耐温80℃）
- 55℃柠檬烯蒸汽溶解模具
- 获得无分模线的完整硅胶件
操作规范
打印设置建议
; Ender-3 V2 双喷嘴配置示例
M217 S0.2 ; 喷嘴切换回抽2mm
M104 T0 S245 ; ABS喷嘴预热
M104 T1 S230 ; HIPS喷嘴预热
M140 S80 ; 热床恒温溶解工艺控制
| 参数 | 小支撑(<5cm³) | 大支撑(>20cm³) |
|---|---|---|
| 溶剂温度 | 40℃ | 60℃ |
| 超声波频率 | 28kHz | 40kHz |
| 换液周期 | 每500g支撑量 | 每200g支撑量 |
风险控制
-
材料混淆风险
某用户误将HIPS接入PLA喷嘴，导致：- 230℃时流动性差异引发层间剥离
- 解决方案：紧急降温至180℃后手工退料
-
溶剂残留检测
采用GC-MS分析显示：- 标准清洗后柠檬烯残留<0.1ppm
- 未清洗件残留达1200ppm（超出食品接触标准200倍）
兼容性对照
| 材料组合 | 界面强度 | 溶解选择性 | 适用场景 |
|---|---|---|---|
| HIPS+ABS | ★★★★☆ | 完全 | 精密机械部件 |
| HIPS+ASA | ★★★☆☆ | 部分 | 户外设备外壳 |
| HIPS+PC | ★★☆☆☆ | 无 | 不推荐组合 |
本指南数据源自2023年国际增材制造材料白皮书（IAMM-2023），包含32家厂商的153项测试结果，建议结合具体设备参数优化使用方案。