ABS или PLA по -добър ли е за 3D печат?

Въпросът ABS срещу PLA предизвиква разгорещени дебати в средите за 3D печат от години, тъй като моделирането чрез стопено отлагане става все по-популярно. Тези две често срещани термопластични пластмаси предлагат предимства, независимо дали става въпрос за здравина, външен вид, термични свойства, печатаемост или безопасност. С разширяването на употребата им в различните индустрии, разбирането на ключовите разлики става критично за съпоставяне характеристики на нишките с цели на приложението. Чрез оценка на нуждите от прецизност, производствената среда, емисиите и функционалните изисквания, обхващащи от прототипи до крайни части, дизайнерите могат да се възползват от допълващите се предимства на двата материала или да съсредоточат усилията си там, където единият очевидно превъзхожда другия. Това ръководство осветлява подробностите зад по-интелигентния избор на пластмаса.

Бързо сравнение между ABS и PLA в 3D печат:

Аспект	ABS	PLA
Здравина и издръжливост	Висока ударна жилавост, добра якост на опън, умерена химическа устойчивост	По-ниска устойчивост на удар, но може да се подобри с композити
Печатливост и прецизност	Добър при по-ниски температури на дюзите, малко по-добра точност	По-лесен за печат, по-щадящ, по-малко податлив на изкривяване
Лекота на използване	Изисква отопляемо легло и корпус поради деформация, отделя изпарения	Печата добре върху различни повърхности, минимална миризма, по-малко проблеми с изкривяване
Устойчивост	На петролна основа, по-малко екологичен, не е компостируем	Биоразградим, направен от възобновяеми ресурси като царевично нишесте
Цена	Средно по-висока цена от стандартната PLA	Обикновено по-евтини, специализираните видове са по-скъпи
Термични свойства	По-добра устойчивост на топлина до около 105°C	По-мек над 60°C, не е подходящ за приложения с висока температура
Безопасност	При нагряване отделя стиренов газ, изисква вентилация	По-малко вредни емисии, по-безопасно за употреба на закрито
Приложения	Подходящ за функционални части, изискващи издръжливост и устойчивост на топлина	Най-подходящ за прототипи, нефункционални модели и приложения с ниско напрежение
Естетика	Може да се постигне гладко покритие с техники за изглаждане с пара	Лесно приема боя и може да изглежда страхотно с минимална последваща обработка

Ключови характеристики на ABS и PLA

1. Какво е ABS в 3D печат?

Акрилонитрил бутадиен стирен (ABS) представлява класиката FDM печат материал, използван от самото начало на технологията преди повече от 30 години. Тази пластмаса на петролна основа предлага:

• Здравина и издръжливост: ABS показва висока ударна жилавост, якост на опън и гъвкавост, наред с умерена устойчивост на топлина и химикали. Неговата еластичност е подходяща за функционални приложения.
• Печат с висока детайлност:Възможността за печат при по-ниски температури на дюзите позволява по-добра точност и сложни характеристики в сравнение с други материали.
• Популярност в индустрията: ABS намира повсеместно приложение, особено в автомобилната промишленост, потребителските уреди и продуктовия дизайн в продължение на десетилетия.

2. Какво е PLA в 3D печат?

Полимлечна киселина (PLA) предлага все по-популярна алтернатива.Като биопластмаса, получена от органични суровини като царевично нишесте или захарна тръстика, PLA предлага:

• Леснота на печат: PLA печата гладко при различни температури на дюзите, като същевременно излъчва минимална миризма и избягва екстремни проблеми с изкривяване, характерни за ABS. Това позволява по-лесно печатане.
• Безопасност:PLA произвежда значително по-малко вредни изпарения, което елиминира необходимостта от специални вентилирани заграждения за ABS по време на печат.
• Устойчивост: Компостируемата PLA е привлекателна от гледна точка на екологичната устойчивост, тъй като отпадъците лесно се биоразграждат в продължение на месеци, вместо на векове.

Точност на печат

Основно разочарование, пред което са изправени новите ентусиасти на 3D печата, е свързано с неуспешни първоначални тестови разпечатки. Изкривени ъгли, петна от нишки и размери, които се отклоняват значително от очакваните стойности, представляват често срещани оплаквания. Когато фините детайли решават или провалят вашата кандидатура, точността и прецизността могат да насочат дебатите за материалите от самото начало на проекта.

1. Правилно калибриране на принтера

Въпреки че е способен на впечатляваща резолюция при оптимални настройки по-долу 100 микрона (0,1 мм), точността в реалния свят зависи от внимателната подготовка на принтера. От нивелирането на печатната плоча и регулирането на разстоянието между дюзите до калибрирането на консистенцията на филамента и дебита, хардуерът за настройване служи като най-важната контролна точка за точност преди... сравняване на материалните граници.

2. Изисквания за резолюция

Сложността на детайлите също играе ограничаваща роля, независимо от термопластичните якости. Например ABS може да позволи протичането на сложни 40-микронни канали, докато PLA предлага по-нисък праг от 60 микрона., но подобна хипотетична резолюция надминава възможностите на много дюзи на принтера. Определете задължителните размери и допуски, като използвате наличния си хардуер като основа, преди да оцените опциите.

3. Свойства на материалите

Данните от доставчиците показват, че ABS има леко предимство в точността, като е способен да отпечатва крайни детайли и сглобки с толеранс от 0,5 мм. PLA отпечатъците са склонни да достигат толеранси от 200 микрона в търговските системи поради повишения вискозитет и свиването, свързано с охлаждането. Това благоприятства ABS за плътно прилепващи компоненти, като например щракващи съединения. Въпреки това, няколко техники за последваща обработка могат да подобрят точността, когато изискванията го изискват.

Анализ на разходите и снабдяването

Разходите за филаменти се натрупват при дълги работни процеси за създаване на прототипи и производство. Макар че само по себе си разбирането на ценообразуването и снабдяването може да рационализира планирането в по-големи мащаби, то не е финансов фактор.

1. Сравнение на цената на филамента

Стандартните PLA филаменти се продават на дребно за около $20 за 1 кг ролка от индустриални източници. Специалните смеси и композити с по-висок пълнеж или добавки за подобрена здравина и гъвкавост се доближават до 30 долара за килограм.

ABS филаментите са средно малко по-високи, между 22 и 35 долара за килограм в зависимост от чистотата и производствените процеси. Повечето се консумират като производствени материали, Масовите покупки сваляха цените на ABS под цените на първокласните PLA композити в масови количества.

2. Опции за снабдяване и наличност

Благодарение на широкото разпространение на адитивното производство и инициативите за биопластмаси, повечето онлайн доставчици предлагат множество разновидности на PLA материали при поискване с рентабилна глобална доставка от всички основни производители на филаменти. Докато по-малко физически магазини предлагат специализирани PLA материали на местно ниво, широко разпространеният достъп до електронна търговия осигурява бърза доставка на избрани смеси до вашата врата.

Достъпът до ABS изисква внимателен подбор на доставчици, тъй като по-малко производители обслужват производствените партиди, предвид пазарното господство на PLA. Сроковете за изпълнение на специални ABS смеси често отнемат 1-3 седмици за производство по поръчка.Проверете производителите за налични ABS филаменти, преди да закупите материала за нишата.

Леснота на използване при печат

Попитайте всеки ветеран в 3D печатането да разкажат за най-неприятното си потребителско преживяване - има вероятност да опишат неуспешни отпечатъци с изкривени и обелени слоеве сред разпръснати парчета ABS. Темпераментната чувствителност е проблем за ABS, изискващ строг контрол на околната среда. Научете процесите, които повишават успеха на първия печат.

1. Правилно прилепване към леглото

Прощаващата гъвкавост на PLA позволява силно сцепление на слоя върху повърхности като лента, PEI листове или лепило при температури на дюзата между 185° - 220°CABS се нуждае от нагряване на печатащите легла до 110°C, което води до загуба на енергия и опасност от пожар без автоматизирано управление.

2. Предотвратяване на проблеми с изкривяване

Деформацията на ABS също често се случва, тъй като по-висока температура на дюзата (230°C+) среща хладен околен въздух, докато по-ниските температури на печат на PLA устояват на това изкривяване. Опциите за предотвратяване на изкривяване за подобрена адхезия на ABS включват камерни заграждения или контролиран въздушен поток около зоната за печат.

За борба с изкривяването на ABS разпечатките, няколко марки висококачествени FDM 3D принтери, като например QIDI Tech, имат интегрирани разширени функции като „Активно нагряване на камерата за контролирана температураТази система щателно регулира температурата в печатащата камера, поддържайки постоянна среда, която значително намалява проблемите с изкривяването.

3. Отчитане на фактора на изпаренията

Междувременно, нагряването на ABS пластмасата до температури на втечняване отделя значително повече остри изпарения от слабата миризма на PLA по време на печат. Изискването за специални вентилационни камери или добавки за филтриране, оборудване за офлайн безопасност, оперативните разходи и проблемите с почистването възпират небрежната употреба на ABS в настолни 3D операции без такава инфраструктура.

Здравина на печатните части

Готовите обекти трябва да издържат на разумни натоварвания, очаквани в рамките на работната среда - но различават ли се материалите по отношение на функционалните механични свойства?

1. Удароустойчивост и якост на опън

Стандартните за индустрията тестове за удар и опън определят ABS осигурява 2-3 пъти по-голяма устойчивост на удар в сравнение с PLA печати, издържайки до 15-20kJ/m² преди счупване. Това предотвратява разрушаването при умерени падания и сблъсъци. Подсилените PLA композити запълват пропуските в издръжливостта в диапазоните, близки до ABS, но стандартните PLA средни стойности 4-6kJ/m² прагове на удар чрез сравнение преди щракване.

2. Термични качества под товар

Затворените среди на устройствата също показват, че ABS запазва по-висока якост от PLA между -20°C и 80°C. С колебанията на работните температури, ABS става само по-твърд, докато PLA омеква и се деформира постепенно над 60°C+. Вземете предвид работните климатични условия при прогнозирането на характеристиките на материала.

Желани естетически качества

Като оставим настрана функцията, лошото повърхностно покритие или нежеланата прозрачност могат да подкопаят естетическите приложения на... 3D печат в изкуството, архитектура и индустриален дизайн, където външният вид е от първостепенно значение. Как основните елементи се подреждат в разкрасяващите конструкции?

1. Изглаждане на слоевете: Минимизиране на видимите слоеве

В суров, неподправен вид, ABS предлага малко по-гладки видими слоеве за печат директно от дюзата благодарение на по-бързите скорости на охлаждане, които предотвратяват образуването на ясно изразени слоеве по вертикалните PLA повърхности.Въпреки това, Различните техники за изглаждане с пара позволяват и на двата материала в крайна сметка да постигнат гланцова естетика на шприцване, където е необходимо след производството.

2. Подготовка за боядисване: Активиране на творчески опции

Върху суровите пластмаси, PLA приема боядисване и творческа последваща обработка, като изглаждане на ацетонови пари, по-добре от ABS, което е склонно да отхвърля адхезията на спрей боя без предварителна щателна подготовка за шлайфане. Тук не се появява доминант. И двата материала задоволяват творческите нужди с подходящи работни процеси.

Функционални термични граници

Независимо дали става въпрос за прототипиране на малки партиди потребителски корпуси или за големи производствени линии, разбирането на топлинното поведение определя подходящите приложения и на двете термопласти в нагрявани реални среди.

1. Определяне на топлоустойчивост

Ако приемем средните околни атмосферни условия като работен фон, PLA постига среден преход на стъкловидност от около 60 °C преди деформация. Този термичен таван ограничава приложения като съдове за горещи течности или малки части на двигатели, изправени пред умерени температури под капака.

Междувременно, ABS предлага температура на стъкловиден преход от средно 105 °C, разширявайки осъществимостта на системи за топла вода, оборудване за преработка на храни и някои автомобилни облицовки, преди да се достигне прагът му на топлоустойчивост.

2. Изясняване на идеалните приложения

Имайки предвид тези стъклени точки като функционални ограничения, PLA работи надеждно при температури под 60°C, както при ежедневните домакински уреди. Инструменти за пивоварство или концептуални изображения, които не са изложени на температурни екстремуми при крайна употреба. ABS надеждно издържа на среди от 80-100 °C+, от компоненти в превозни средства до домакински уреди, нуждаещи се от термични буфери като продукти или части.

Фактори за безопасност: Отделяне на газове и обезвреждане

От квартални работилници до промишлени съоръжения, Безопасността остава приоритетен въпрос, свързан с по-широкото внедряване на 3D печат. тъй като емисиите и управлението на отпадъците са обект на засилено публично регулиране през последните десетилетия.

1. ЛОС и опасения за частиците

Нагрятите ABS филаменти произвеждат стиренов газ и емисии на ултрафини частици (UFP), токсични при определени прагове, свързани с дразнене и по-специално намалена белодробна функция. Ограничените изследвания върху емисиите на ABS затрудняват увереността тук, но PLA отделя значително по-малко ЛОС въз основа на наличните досега данни за емисиите. Винаги използвайте заграждения и дишайте внимателно.

2. Рециклиране и биоразграждане

Свойствата на биопластиката, които позволяват PLA филаменти да се разлагат по естествен път чрез промишлено компостиране, предлагат ясно предимство в устойчивостта пред натрупването на отпадъци от ABS, предвид Повечето рециклиращи компании не могат да обработват пластмаси, получени чрез 3D печат.Подкрепата за регенератори бавно нараства, но продажбата на права за охрана на земеделските стопани остава далеч по-екологична засега.

Препоръчителни приложения: ABS срещу PLA

Докато техническите спецификации и тестовите данни информират за възможностите, успехът в реалния свят изисква съчетаване на поведението на материалите с подходящи приложения, които максимизират техния потенциал.

1. Избор на PLA пред ABS, когато...

Предпочитайте PLA за гладки визуални прототипи, персонализируеми инструментални приспособления, бързи концепции и модели за презентации, които не са изправени пред термични изисквания. Всеки дизайн, който се възползва от по-здрави, но биоразградими свойства, също така представлява силни функционални случаи на приложение тук.

2. Избор на ABS пред PLA за...

Изберете ABS, когато проектирате здрави функционални компоненти и персонализирани корпуси изискващи по-висока издръжливост, устойчивост на топлина и прецизност.Повечето приспособления и продукти за крайни потребители, изправени пред значително напрежение и климатични натоварвания, на практика изискват свойствата на ABS, за да функционират надеждно и дългосрочно.

3. Разглеждане на хибриден подход

За ултра-взискателни приложения, хибридният подход използва допълнителни предимства. Леките PLA макети водят до форм-фактори, усъвършенствани в здраво ABS изпълнение. Креативните PLA табели украсяват здравите ABS корпуси, оптимизирани впоследствие.Комбинирайте силните си страни стратегически.

Контекстуализирайте материала спрямо нуждите

Не съществува универсално „по-добър“ материал между популярните ABS и PLA филаменти.Точността на детайлите, необходимите якости, условията на работа, емисиите, плановете за обезвреждане и целите на приложението заедно влияят върху избора на идеален материал за всеки отделен случай. Съображенията за устойчивост все повече дават приоритет на възобновяемите биопластмаси като PLA за краткосрочно производство, което е по-малко зависимо от функционалността. За инженерите ABS запазва ценната си устойчивост през десетилетия на доказана индустриална производителност. И все пак, постигането на правилния баланс между тези термопласти повишава и двете чрез използване на допълващи се силни страни в контекста. Определете целите си, оценете компромисите и опростете решенията, като съчетаете предназначението им с идеалните свойства, които тези класически материали предлагат.

Прочетете още

• Ръководство за материали за 3D печат: Иновирайте производството си
• SLA срещу FDM 3D печат: Коя технология да изберете?
• 3D принтер: Фактори, определящи цените, и съображения, свързани с разходите (2024)