Kas ABS või PLA on 3D -printimiseks parem?

ABS-i ja PLA küsimus on 3D-printimise ringkondades aastaid tulihingelist vaidlust tekitanud, kuna sulatatud sadestamise modelleerimine on muutumas peavooluks. Need kaks levinud termoplasti pakuvad kumbki eeliseid, olgu see siis tugevus, välimus, termilised omadused, trükitavus või ohutus. Kuna nende kasutuselevõtt laieneb erinevates tööstusharudes, peamiste erinevuste mõistmine muutub sobitamiseks kriitilise tähtsusega hõõgniidi omadused rakenduse eesmärkidega. Hinnates täpsusvajadusi, tootmiskeskkondi, heitkoguseid ja funktsionaalseid nõudmisi alates prototüüpidest kuni lõpptarbitavate osadeni, saavad disainerid ära kasutada mõlema materjali vastastikku täiendavaid eeliseid või keskenduda seal, kus üks selgelt teisest parem on. See juhend valgustab nutikama plastivaliku tagamaid.

ABS-i ja PLA kiire võrdlus 3D-printimisel:

Aspekt	ABS	PLA
Tugevus ja vastupidavus	Suur löögitugevus, hea tõmbetugevus, mõõdukas keemiline vastupidavus	Väiksem löögikindlus, kuid seda saab komposiitmaterjalidega parandada
Prinditavus ja täpsus	Hea madalamate düüsitemperatuuride korral, veidi parem täpsus	Lihtsam printida, vastupidavam, vähem altid moonutustele
Kasutusmugavus	Vajab soojendusega voodit ja ruumi deformatsiooni tõttu, eraldab aure	Prindib hästi erinevatele pindadele, minimaalne lõhn, vähem moonutusi
Jätkusuutlikkus	Nafta baasil, vähem keskkonnasõbralik, mitte komposteeritav	Biolagunev, valmistatud taastuvatest ressurssidest, näiteks maisitärklisest
Maksumus	Keskmiselt kõrgem hind kui tavalisel PLA-l	Üldiselt odavam, eritüübid on kallimad
Termilised omadused	Parem kuumakindlus kuni umbes 105 °C	Pehmem üle 60°C, ei sobi kõrge temperatuuriga rakenduste jaoks
Ohutus	Kuumutamisel eraldab stüreengaasi, vajab ventilatsiooni	Vähem kahjulikke heitmeid, ohutum siseruumides kasutamiseks
Rakendused	Sobib funktsionaalsetele osadele, mis vajavad vastupidavust ja kuumakindlust	Parim prototüüpide, mittefunktsionaalsete mudelite ja madala pingega rakenduste jaoks
Esteetika	Auruga silumise tehnikate abil saab saavutada sileda viimistluse	Värvi võtab kergesti vastu ja näeb minimaalse järeltöötlusega suurepärane välja

ABS-i ja PLA põhiomadused

1. Mis on ABS-blokk 3D-printimises?

Akrüülnitriilbutadieenstüreen (ABS) esindab klassikat FDM-printimine materjal, mida on kasutatud alates tehnoloogia loomisest üle 30 aasta tagasi. See nafta baasil valmistatud plast pakub:

• Tugevus ja vastupidavus: ABS-il on suur löögikindlus, tõmbetugevus ja paindlikkus ning mõõdukas kuuma- ja kemikaalikindlus. Selle vastupidavus sobib funktsionaalseteks rakendusteks.
• Detailne trükkimine:Võimalus printida madalamatel düüsitemperatuuridel võimaldab võrreldes teiste materjalidega paremat täpsust ja keerukamaid omadusi.
• Tööstusharu populaarsus: ABS on aastakümnete jooksul leidnud laialdast levikut eriti autotööstuses, tarbekaupade ja tootekujunduse rakendustes.

2. Mis on PLA 3D-printimises?

Polüpiimhape (PLA) pakub üha populaarsemat alternatiivi.Orgaanilistest toorainetest, näiteks maisitärklisest või suhkruroost, saadud biopõhise plastikuna pakub PLA:

• Printimise lihtsus: PLA prindib sujuvalt erinevate düüsitemperatuuride vahel, eraldades samal ajal minimaalset lõhna ja vältides ABS-i kimbutavaid äärmuslikke deformatsiooniprobleeme. See võimaldab lihtsamaid printimisprotsesse.
• Ohutus:PLA tekitab oluliselt vähem kahjulikke aure, mistõttu pole ABS-il vaja spetsiaalseid ventileeritavaid korpusi printimise ajal.
• Jätkusuutlikkus: Kompostitav PLA on keskkonnasäästlikkuse seisukohast ahvatlev, kuna jäätmed lagunevad kergesti kuude, mitte sajandite jooksul.

Prindi täpsus

Uute 3D-printimise entusiastide ees seisab peamine frustratsioon seoses esialgsete valesti läinud testprintidega. Kõverdunud nurgad, niidiplekid ja eeldatavatest väärtustest oluliselt erinevad mõõtmed on levinud kaebused. Kui peened detailid teie rakenduse edu või ebaedu määravad, saavad täpsus ja korrektsus suunata materjalivaidlusi juba projekti algusest peale.

1. Printeri õige kalibreerimine

Kuigi optimaalsete sätete korral on võimalik muljetavaldav eraldusvõime 100 mikronit (0,1 mm), sõltub reaalse maailma täpsus printeri hoolikast ettevalmistusest. Alates printimisplaadi tasandamisest ja düüside vahe reguleerimisest kuni hõõgniidi konsistentsi ja voolukiiruse kalibreerimiseni on valimisriistvara enne esmatähtsaks täpsuse kontrollpunktiks. Materiaalsete piirangute võrdlemine.

2. Resolutsiooninõuded

Detailide keerukus mängib piiravat rolli ka termoplastilistest tugevustest sõltumatult. Näiteks ABS võib lubada keerulistel 40-mikronilistel kanalitel voolata PLA 60-mikronise alumise läve kohal, kuid selline hüpoteetiline lahutusvõime ületab paljude printeridüüside võimekust. Enne valikute hindamist määrake oma olemasoleva riistvara abil lähtekohana vajalikud mõõtmed ja tolerantsid.

3. Materjali omadused

Tarnijate andmed näitavad, et ABS-il on väike täpsuse eelis, võimaldades printida lõpptarbijale mõeldud detaile ja sõlmi 0,5 mm mõõtmete tolerantsi piires. PLA-prindid kipuvad kommertssüsteemides suurema viskoossuse ja jahtumisega seotud kokkutõmbumise tõttu jääma 200-mikronise tolerantsi poole. See soosib ABS-i tihedalt liidetavate komponentide, näiteks klõpsliidete puhul. Siiski saavad mitmed järeltöötlustehnikad täpsust suurendada vastavalt nõuetele.

Kulude ja hankimise analüüs

Hõõgniitide kulud kuhjuvad pikkade prototüüpimis- ja tootmisprotsesside käigus. Kuigi see pole ainus rahaline takistus, aitab hinnakujunduse ja hankimise mõistmine suuremas mahus planeerimist sujuvamaks muuta.

1. Hõõgniidi maksumuse võrdlus

Tavalised PLA-filamentfilamendid jaemüügis maksavad tööstuslikest allikatest umbes 20 dollarit 1 kg pooli kohta. Spetsiaalsete segude ja komposiitide, millel on suurem täiteaine või lisandid tugevuse ja paindlikkuse parandamiseks, hind läheneb 30 dollarile kilogrammi kohta.

ABS-filamentide keskmine hind on veidi kõrgem, ulatudes 22–35 dollarini kilogrammi kohta. olenevalt puhtusest ja tootmisprotsessidest. Enamasti tarbitakse tootmismaterjalidena, Hulgiostmine langetab ABS-i hinnad allapoole premium-PLA-komposiitide hinda massilises koguses.

2. Hankevõimalused ja saadavus

Tänu lisandite tootmise ja bioplasti algatuste laialdasele kasutuselevõtule pakuvad enamik veebitarnijaid nõudmisel mitut PLA-materjali varianti koos kulutõhusa ülemaailmse saatmisega kõigilt suurematelt filamentide tootjatelt. Kuigi spetsiaalseid PLA-sid müüakse vähem füüsilisi kauplusi, hoiab laialdane juurdepääs e-kaubandusele valitud segud kiiresti teie ukse taha.

ABS-i kättesaadavus nõuab tarnijate hoolikat valimist, kuna PLA turu domineerimise tõttu on tootmispartiisid vähem tootjaid. Spetsiaalsete ABS-segude tarneaeg tellimuse alusel on sageli 1-3 nädalat.Enne nišimaterjali hankimist kontrollige tootjatelt saadaolevaid ABS-filamente.

Kasutusmugavus printimisel

Küsi ükskõik milliselt 3D-printimise veteranilt et jutustada oma kõige frustreerivamast kasutuskogemusest – tõenäoliselt kirjeldavad nad ebaõnnestunud prindid kõverdunud ja koorunud kihtidega puistatud ABS-kildude vahel. Temperamenditundlikkus vaevab ABS-i, nõudes täpseid keskkonnakontrolle. Õppige protsesse, mis suurendavad esmakordse printimise edukust.

1. Voodi haarduvuse õigeks saamine

PLA andestav paindlikkus võimaldab tugevat nakkumist aluspinnaga pindadel, näiteks teibil, PEI-lehtedel või liimil, düüsi temperatuuridel vahemikus 185–220 °CABS vajab kuni 110 °C kuumutatud trükipindu, mis ilma automaatsete juhtimissüsteemideta võib põhjustada energia raiskamist ja tuleohtu.

2. Väändumise probleemide ennetamine

ABS-i deformeerumine toimub sageli ka siis, kui kõrgem düüsi kuumus (230°C+) puutub kokku jaheda ümbritseva õhuga, samas kui PLA madalamad trükitemperatuurid peavad sellele moonutusele vastu. ABS-i parema nakkuvuse tagamiseks mõeldud deformatsiooni vältimise võimaluste hulka kuuluvad kambriümbrised või kontrollitud õhuvool trükiala ümber.

ABS-printide moonutuste vastu võitlemiseks mitu kvaliteetset FDM 3D-printerite kaubamärki, näiteks QIDI Tech, on integreeritud täiustatud funktsioonid, näiteks „Kambri aktiivküte kontrollitud temperatuuri jaoks". See süsteem reguleerib trükikambri temperatuuri täpselt, säilitades ühtlase keskkonna, mis vähendab oluliselt moonutusprobleeme.

3. Suitsuteguri arvestamine

Samal ajal eraldab ABS-plasti kuumutamine veeldamistemperatuurini printimise ajal oluliselt rohkem teravaid aure kui PLA nõrk lõhn. Spetsiaalsete ventilatsioonikambrite või filtreerimislisandite, võrguühenduseta ohutusseadmete, tegevuskulude ja puhastusprobleemide vajadus takistab ABS-i juhuslikku kasutamist lauaarvutite 3D-toimingutes ilma sellise infrastruktuurita.

Trükitud osade tugevus

Valmis esemed peavad vastu pidama mõistlikele pingetele, mida oodatakse rakenduskeskkonnas – aga kas materjalid erinevad funktsionaalsete mehaaniliste omaduste poolest?

1. Löögi- ja tõmbetugevus

Tööstusstandardile vastavad löögi- ja pingetestid määravad ABS pakub 2–3 korda suuremat löögikindlust võrreldes PLA-prindiga, taludes kuni 15–20 kJ/m² enne purunemist. See hoiab ära purunemise mõõdukate kukkumiste ja kokkupõrgete korral. Tugevdatud PLA-komposiidid täidavad vastupidavuse lüngad ABS-i lähedastes piirides, kuid standardse PLA keskmised 4–6 kJ/m² löögikünnised võrdluse teel enne klõpsamist.

2. Soojuslikud omadused koormuse all

Suletud seadmete keskkonnad näitavad ka seda, et ABS säilitab PLA-st suurema tugevuse temperatuurivahemikus -20 °C kuni 80 °C. Töötemperatuuride kõikumisel ABS ainult jäigemaks muutub, samas kui PLA pehmeneb ja deformeerub järk-järgult üle 60 °C. Arvestage materjali jõudlusprognoosides töökliima tingimusi.

Soovitud esteetilised omadused

Lisaks funktsioonile võivad halb pinnaviimistlus või soovimatu läbipaistvus õõnestada toote esteetilisi rakendusi. 3D-printimine kunstis, arhitektuuri ja tööstusdisaini valdkondades, kus välimus on esmatähtis. Kuidas tugisambad kaunistavad ehitisi?

1. Kihtide silumine: nähtavate kihtide minimeerimine

Toores ja muutmata kujul ABS pakub otse otsikust veidi sujuvamaid nähtavaid prindikihte tänu kiiremale jahutuskiirusele, mis hoiab ära vertikaalsete PLA pindade tugevate kihijoonte tekkimise.Siiski Erinevad auru silumise tehnikad võimaldavad mõlemal materjalil saavutada läikiva survevalu esteetika seal, kus see on vajalik järeltöötluses.

2. Värvimiseks kruntimine: loominguliste valikute lubamine

Toorplastidel PLA talub värvimist ja loomingulist järeltöötlust, näiteks atsetooni aurude silumist, paremini kui ABS, mis kipub ilma eelneva põhjaliku lihvimiseta pihustusvärvi nakkuvust tagasi lükkama. Siin ei teki domineerivat materjali. Mõlemad materjalid rahuldavad loomingulisi vajadusi korralike töövoogude korral.

Funktsionaalsed termilised piirid

Olenemata sellest, kas tegemist on väikeseeria kohandatud korpuste prototüüpimisega või suurte tootmisliinide komplektidega, määrab termilise käitumise mõistmine mõlema termoplasti sobiva rakenduse reaalsetes kuumutatud keskkondades.

1. Kuumuskindluse määratlemine

Eeldades töökeskkonna keskmisi atmosfääritingimusi, on PLA klaasistumistemperatuur enne deformeerumist keskmiselt umbes 60 °C. See termiline lagi piirab selliste rakenduste kasutamist nagu kuumade vedelike mahutid või väikesed mootoriosad, mis puutuvad kokku mõõduka kapotialuse temperatuuriga.

Samal ajal ABS-i klaasistumistemperatuur on keskmiselt 105 °C., laiendades teostatavust soojaveesüsteemides, toiduainete töötlemise seadmetes ja teatud autotööstuses enne kuumakindluse läve saavutamist.

2. Ideaalsete rakenduste selgitamine

Pidades neid klaasist punkte funktsionaalsete piirväärtustena meeles, PLA töötab usaldusväärselt alla 60 °C temperatuuridel, näiteks igapäevaste kodumasinatega. Õllepruulimise instrumendid või kontseptuaalsed visualiseeringud, mis ei puutu lõppkasutusel kokku äärmuslike temperatuuridega. ABS talub usaldusväärselt 80–100 °C+ keskkonda, alates sõidukite sisemistest komponentidest kuni kodumasinateni, mis vajavad toodete või osade kujul termilist puhverdamist.

Ohutustegurid: gaaside eraldumine ja kõrvaldamine

Alates naabruskonna töökodadest kuni tööstusrajatisteni, Ohutus on 3D-printimise laiema kasutuselevõtuga seoses endiselt prioriteetne küsimus kuna heitkogused ja jäätmekäitlus satuvad suurenenud avaliku regulatsiooni alla viimastel aastakümnetel.

1. Lenduvate orgaaniliste ühendite ja osakeste mured

Kuumutatud ABS-filament eraldab teatud piirnormidel mürgist stüreenigaasi ja ülipeente osakeste (UFP) heitkoguseid, mis on seotud eriti ärrituse ja kopsufunktsiooni halvenemisega. Piiratud uuringud ABS-i heitkoguste kohta muudavad selle kohta kindluse kogumise keeruliseks, kuid PLA eraldab seni kättesaadavate heitkoguste andmete põhjal oluliselt vähem lenduvaid orgaanilisi ühendeid. Kasutage alati kaitseümbriseid ja hingake ettevaatlikult.

2. Ringlussevõtt ja biolagundamine

Bioplastilised omadused võimaldavad PLA-filamendid tööstusliku kompostimise teel looduslikult lagunevad pakuvad selget jätkusuutlikkuse eelist ABS-jäätmete kogunemise ees, arvestades Enamik taaskasutusettevõtetest ei saa 3D-printimisel kasutatavaid plaste töödeldaTagasinõudjate toetus kasvab aeglaselt, kuid PLA õiguste müük on praegu palju keskkonnasõbralikum.

Soovituslikud rakendused: ABS vs. PLA

Kuigi tehnilised kirjeldused ja katseandmed annavad teavet võimete kohta, nõuab reaalses maailmas edu saavutamiseks materjalide käitumise sobitamist sobivate rakendustega, et maksimeerida nende potentsiaali.

1. PLA valimine ABS-i asemel, kui...

Sujuvate visuaalsete prototüüpide jaoks eelista PLA-d, kohandatavad tööriistakomplektid, kiirkontseptsioonid ja esitlusmudelid, mis ei vasta termilistele nõuetele. Iga disain, mis pakub tugevamaid, kuid biolagunevaid omadusi, pakub siin ka tugevaid funktsionaalseid kasutusjuhtumeid.

2. ABS-i valimine PLA asemel...

Tugevate funktsionaalsete komponentide ja kohandatud korpuste projekteerimisel valige ABS vajavad suuremat vastupidavust, kuumakindlust ja täpsust.Enamik märkimisväärse koormuse ja ilmastikutingimustega kokkupuutuvaid kinnitusvahendeid ja lõpptarbijale mõeldud tooteid vajab pikaajaliseks töökindluseks praktiliselt ABS-i omadusi.

3. Hübriidlähenemise kaalumine

Äärmiselt nõudlike rakenduste puhul kasutab hübriidlähenemine täiendavaid eeliseid. Kerged PLA maketid juhivad vormitegureid, mis on täiustatud vastupidavas ABS-plastist teostuses. Loomingulised PLA sildid kaunistavad vastupidavaid ABS-plastist korpusi, mis on hiljem optimeeritud.Kombineeri tugevused strateegiliselt.

Materjali kontekstualiseerimine vastavalt vajadustele

Populaarsete ABS- ja PLA-filamentide kõrval pole universaalselt "paremat" materjali.Ideaalse materjali valiku aluseks igal üksikjuhul eraldi on detailide täpsus, tugevusnõuded, töötingimused, heitkogused, utiliseerimiskavad ja rakenduseesmärgid. Jätkusuutlikkuse kaalutlused seavad üha enam esikohale taastuvad bioplastid, näiteks PLA, lühiajaliseks tootmiseks, mis on vähem funktsionaalsusest sõltuv. Inseneride jaoks säilitab ABS väärtusliku vastupidavuse, mis on aastakümnete jooksul tõestatud tööstusliku jõudluse kaudu tõestatud. Kuid õige tasakaalu leidmine nende termoplastide vahel tõstab mõlemat, kasutades kontekstipõhiselt täiendavaid tugevusi. Määrake oma eesmärgid, hinnake kompromisse ja lihtsustage otsuseid, sobitades kavandatud kasutusalad ideaalsete omadustega, mida need klassikalised materjalid pakuvad.

Loe edasi

• 3D-printimismaterjalide juhend: uuenda oma tootmist
• SLA vs FDM 3D-printimine: millise tehnoloogia valida?
• 3D-printer: hinnakujundustegurid ja kulukaalutlused (2024)