Onko ABS tai PLA parempi 3D -tulostukseen?

ABS:n ja PLA:n välinen kysymys on herättänyt kiivasta keskustelua 3D-tulostuspiireissä vuosia, kun fuusioituneen laskeuman mallinnus on yleistynyt. Nämä kaksi yleistä kestomuovia tarjoavat kumpikin etuja niin lujuuden, ulkonäön, lämpöominaisuuksien, painettavuuden kuin turvallisuudenkin suhteen. Käyttöönoton laajentuessa eri toimialoilla, keskeisten erojen ymmärtäminen on ratkaisevan tärkeää yhteensovittamiseksi filamentin ominaisuudet hakemustavoitteiden kanssa. Arvioimalla tarkkuusvaatimuksia, tuotantoympäristöjä, päästöjä ja toiminnallisia vaatimuksia prototyypeistä loppukäyttöosiin asti suunnittelijat voivat hyödyntää molempien materiaalien toisiaan täydentäviä etuja tai keskittää toimiaan sinne, missä toinen on selvästi parempi kuin toinen. Tämä opas valaisee älykkäämpien muovivalintojen taustalla olevia yksityiskohtia.

Lyhyt vertailu ABS:stä ja PLA:sta 3D-tulostuksessa:

Aspect	ABS-jarrut	PLA
Lujuus ja kestävyys	Korkea iskunkestävyys, hyvä vetolujuus, kohtalainen kemikaalienkestävyys	Alhaisempi iskunkestävyys, mutta sitä voidaan parantaa komposiiteilla
Tulostettavuus ja tarkkuus	Hyvä alhaisemmissa suutinlämpötiloissa, hieman parempi tarkkuus	Helpompi tulostaa, anteeksiantavaisempi, vähemmän altis vääntymiselle
Helppokäyttöisyys	Vaatii lämmitetyn alustan ja koteloinnin vääntymisen vuoksi, päästää höyryjä	Tulostuu hyvin erilaisille pinnoille, minimaalinen haju, vähemmän vääntymisongelmia
Kestävä kehitys	Öljypohjainen, vähemmän ympäristöystävällinen, ei kompostoitava	Biohajoava, valmistettu uusiutuvista luonnonvaroista, kuten maissitärkkelyksestä
Maksaa	Keskimäärin hinta on korkeampi kuin tavallisella PLA:lla	Yleensä halvempia, erikoistyypit ovat kalliimpia
Lämpöominaisuudet	Parempi lämmönkestävyys jopa noin 105 °C:een asti	Pehmeämpi yli 60 °C:ssa, ei sovellu korkeisiin lämpötiloihin
Turvallisuus	Vapauttaa kuumennettaessa styreenikaasua, vaatii tuuletusta	Vähemmän haitallisia päästöjä, turvallisempi sisäkäyttöön
Sovellukset	Sopii kestävyyttä ja lämmönkestävyyttä vaativille toiminnallisille osille	Paras prototyyppeihin, ei-toiminnallisiin malleihin ja matalan rasituksen sovelluksiin
Estetiikka	Voi saavuttaa sileän pinnan höyrystystekniikoilla	Hyväksyy maalin helposti ja näyttää hyvältä minimaalisella jälkikäsittelyllä

ABS:n ja PLA:n tärkeimmät ominaisuudet

1. Mikä on ABS-jarru 3D-tulostuksessa?

Akryylinitriilibutadieenistyreeni (ABS) edustaa klassikkoa FDM-tulostus materiaalia, jota on käytetty teknologian keksimisestä lähtien yli 30 vuotta sitten. Tämä öljypohjainen muovi tarjoaa:

• Vahvuus ja kestävyys: ABS-muovilla on korkea iskunkestävyys, vetolujuus ja joustavuus sekä kohtalainen lämmön- ja kemikaalienkestävyys. Sen kimmoisuus sopii toiminnallisiin käyttötarkoituksiin.
• Korkean yksityiskohdan tulostus:Mahdollisuus tulostaa alhaisemmilla suutinlämpötiloilla mahdollistaa paremman tarkkuuden ja monimutkaisempien ominaisuuksien saavuttamisen verrattuna muihin materiaaleihin.
• Alan suosio: ABS on löytänyt laajan levinneisyyden erityisesti autoteollisuudessa, kuluttajakoneissa ja tuotesuunnittelussa vuosikymmenten ajan.

2. Mikä on PLA 3D-tulostuksessa?

Polymaitohappo (PLA) tarjoaa yhä suositumman vaihtoehdon.Biopohjaisena muovina, joka on johdettu orgaanisista raaka-aineista, kuten maissitärkkelyksestä tai sokeriruokosta, PLA tarjoaa:

• Tulostuksen helppous: PLA tulostaa tasaisesti eri suuttimen lämpötiloissa ja samalla se tuottaa minimaalisesti hajua ja välttää ABS:lle tyypillisiä äärimmäisiä vääntymisongelmia. Tämä mahdollistaa yksinkertaisemmat tulosteet.
• Turvallisuus:PLA tuottaa huomattavasti vähemmän haitallisia höyryjä, joten ABS-muovia ei tarvitse erillisiä tuuletettuja tiloja tulostuksen aikana.
• Kestävä kehitys: Kompostoitava PLA on ympäristön kannalta houkutteleva, sillä jäte hajoaa helposti kuukausien eikä vuosisatojen kuluessa.

Tulostustarkkuus

Uusien 3D-tulostuksen harrastajien kohtaama keskeinen turhautumisen aihe liittyy pieleen menneisiin alkutestitulosteisiin. Vääntyneet kulmat, filamentin palat ja odotettujen arvojen ulkopuolelle jäävät mitat ovat yleisiä valituksen aiheita. Kun pienet yksityiskohdat ratkaisevat sovelluksesi onnistumisen tai epäonnistumisen, tarkkuus ja täsmällisyys voivat ohjata materiaalikeskusteluja projektin alusta alkaen.

1. Tulostimen oikea kalibrointi

Vaikka se pystyy vaikuttavaan resoluutioon alla olevilla optimaalisilla asetuksilla 100 mikronia (0,1 mm), tosielämän tarkkuus riippuu tulostimen huolellisesta valmistelusta. Alustan tasaamisesta ja suuttimen raon säädöistä filamentin koostumukseen ja virtausnopeuden kalibrointiin, säätölaitteisto toimii tärkeimpänä tarkkuuden tarkistuspisteenä ennen materiaalisten rajojen vertailu.

2. Ratkaisuvaatimukset

Osan monimutkaisuudella on myös rajoittava rooli riippumatta termoplastisten lujuuksista. Esimerkiksi ABS voi sallia monimutkaisten 40 mikronin kanavien virtauksen PLA:n 60 mikronin alarajalla, mutta tällainen hypoteettinen resoluutio ylittää jo lähtökohtaisesti monien tulostinsuuttimien ominaisuudet. Määritä pakolliset mitat ja toleranssit käyttämällä käytettävissä olevaa laitteistoasi lähtökohtana ennen vaihtoehtojen arviointia.

3. Materiaaliominaisuudet

Toimittajien tiedot viittaavat siihen, että ABS-muovilla on pieni tarkkuusetu, sillä sillä voidaan tulostaa loppukäyttöisiä osia ja kokoonpanoja 0,5 mm:n mittatoleranssilla. PLA-tulosteiden toleranssit kaupallisissa järjestelmissä ovat yleensä 200 mikronia suuremman viskositeetin ja jäähdytyksestä johtuvan kutistumisen vuoksi. Tämä suosii ABS-muovia tiiviisti sovitettavissa komponenteissa, kuten napsautusliitoksissa. Useat jälkikäsittelytekniikat voivat kuitenkin parantaa tarkkuutta tarvittaessa.

Kustannus- ja hankinta-analyysi

Filamenttikulut kertyvät pitkien prototyyppien ja tuotantoprosessien aikana. Vaikka tämä ei olekaan ainoa taloudellinen ongelma, hinnoittelun ja hankinnan ymmärtäminen voi tehostaa suunnittelua suuremmassa mittakaavassa.

1. Hehkulangan kustannusvertailu

Tavallisia PLA-filamentteja myydään teollisuudessa noin 20 dollarin hintaan kilon kelalta. Erikoisseokset ja komposiitit, joissa on enemmän täytettä tai lisäaineita paremman lujuuden ja joustavuuden saavuttamiseksi, maksavat lähemmäs 30 dollaria kilolta.

ABS-filamenttien keskihinta on hieman korkeampi, 22–35 dollaria kilolta riippuen puhtaudesta ja valmistusprosesseista. Eniten kulutetaan tuotantomateriaaleina, Irtotavarana ostaminen laskee ABS-komposiittien hinnan premium-PLA-komposiittien hinnan alapuolelle massamäärissä.

2. Hankintavaihtoehdot ja saatavuus

Lisäainevalmistuksen ja biomuovien laajan käyttöönoton ansiosta useimmat verkkokauppiaat tarjoavat useita PLA-materiaalivaihtoehtoja tilauksesta kustannustehokkaalla maailmanlaajuisella toimituksella kaikilta suurimmilta filamenttituottajilta. Vaikka paikallisesti erikois-PLA-muoveja on vähemmän, laaja verkkokauppayhteys pitää valitut sekoitukset nopeasti kotiovellesi.

ABS-muovin saatavuus vaatii toimittajan huolellista valintaa, sillä PLA:n markkina-aseman vuoksi harvemmat valmistajat tarjoavat tuotantoeriä. Erikois-ABS-seosten toimitusajat tilauksesta ovat usein 1–3 viikkoa.Tarkista valmistajilta saatavilla olevat ABS-filamentit ennen niche-materiaalin hankkimista.

Helppokäyttöisyys tulostettaessa

Kysy keneltä tahansa 3D-tulostuksen veteraanilta kertoakseen turhauttavimman käyttökokemuksensa – todennäköisesti he kuvailevat epäonnistuneet tulosteet vääntyneitä ja hilseileviä kerroksia sirpaleiden joukossa ABS-muovia. Lämpötilaherkkyys vaivaa ABS:ää, ja se vaatii tarkkaa ympäristön säätelyä. Opi prosesseja, jotka tehostavat ensimmäisellä kerralla tulostuksen onnistumista.

1. Sängyn tarttuvuuden varmistaminen

PLA:n anteeksiantava joustavuus mahdollistaa vahvan tarttumisen alustaan pintojen, kuten teipin, PEI-levyjen tai liiman, yli suuttimen lämpötiloissa välillä 185–220 °CABS-muovin lämmitys vaatii jopa 110 °C:een lämpötilaan lämmitettyjä tulostusalustoja, mikä voi aiheuttaa energianhukkaa ja tulipalovaaran ilman automaattista ohjausta.

2. Vääristymisongelmien estäminen

ABS-levyn vääntymistä esiintyy usein myös mm. korkeampi suuttimen lämpötila (230°C+) kohtaa viileän ympäröivän ilman, kun taas PLA:n alhaisemmat tulostuslämpötilat estävät tämän vääristymän. Vääristymänestovaihtoehtoja ABS:n tarttuvuuden parantamiseksi ovat kammiokotelot tai hallittu ilmavirtaus tulostusalueen ympärillä.

ABS-tulosteiden vääntymisen estämiseksi useita korkealaatuisia FDM 3D-tulostinmerkkejä, kuten QIDI-tekniikka, on integroinut edistyneitä ominaisuuksia, kuten "Kammion aktiivinen lämmitys kontrolloituun lämpötilaanTämä järjestelmä säätelee tarkasti tulostuskammion lämpötilaa ja ylläpitää tasaista ympäristöä, joka vähentää merkittävästi vääntymisongelmia.

3. Höyrykertoimen huomioon ottaminen

Samaan aikaan ABS-muovin kuumentaminen nesteytyslämpötiloihin vapauttaa huomattavasti enemmän pistäviä höyryjä kuin PLA:n mieto haju tulostuksen aikana. Erillisten tuuletusaukkojen tai suodattimien, offline-turvalaitteiden, käyttökustannusten ja siivousvaikeuksien tarve estää ABS-muovin satunnaisen käytön 3D-työpöytätoiminnoissa ilman tällaista infrastruktuuria.

Painettujen osien lujuus

Valmiiden esineiden on kestettävä käyttöympäristöissä odotettavissa olevia kohtuullisia rasituksia - mutta eroavatko materiaalit toisistaan toiminnallisten mekaanisten ominaisuuksien suhteen?

1. Iskunkestävyys ja vetolujuus

Alan standardien mukaiset isku- ja vetotestit määrittävät ABS tarjoaa 2–3 kertaa iskunkestävyyden PLA-tulosteisiin verrattuna, kestää jopa 15–20 kJ/m² ennen murtumista. Tämä estää särkymisen kohtuullisissa pudotuksissa ja törmäyksissä. Vahvistetut PLA-komposiitit paikaavat kestävyysvajeita lähes ABS-tasolle, mutta tavallinen PLA on keskimäärin 4–6 kJ/m² törmäyskynnykset vertaamalla ennen napsauttamista.

2. Lämpöominaisuudet kuormituksen alaisena

Suljetut laiteympäristöt osoittavat myös, että ABS säilyttää paremman lujuuden kuin PLA -muovit -20 °C:n ja 80 °C:n välillä. Käyttölämpötilan vaihdellessa ABS vain jäykistyy, kun taas PLA pehmenee ja muuttaa muotoaan vähitellen yli 60 °C:ssa. Ota käyttöolosuhteet huomioon materiaalin suorituskykyennusteissa.

Halutut esteettiset ominaisuudet

Toiminnasta huolimatta huono pintakäsittely tai ei-toivottu läpinäkyvyys voivat heikentää tuotteen esteettisiä käyttökohteita. 3D-tulostus taiteessa, arkkitehtuurin ja teollisen muotoilun aloilla, joilla ulkonäkö on ensiarvoisen tärkeää. Miten tukipilarit pärjäävät kauniiden rakennusten rinnalla?

1. Kerrosten tasoittaminen: Näkyvien kerrosten minimointi

Raakana, muokkaamattomassa muodossa, ABS tarjoaa hieman tasaisempia näkyviä tulostuskerroksia suoraan suuttimesta nopeampien jäähdytysnopeuksien ansiosta, jotka estävät voimakkaiden kerrosviivojen muodostumisen pystysuorille PLA-pinnoille.Kuitenkin, Erilaiset höyryn tasoitustekniikat mahdollistavat molemmille materiaaleille lopulta kiiltävän ruiskuvaletun estetiikan saavuttamisen tarvittaessa jälkituotannossa.

2. Maalin pohjustus: Luovien vaihtoehtojen käyttöönotto

Raa'ista muovista PLA kestää maalausta ja luovaa jälkikäsittelyä, kuten asetonihöyryjen tasoittamista, paremmin kuin ABS, joka yleensä hylkää ruiskumaalin tarttumisen ilman perusteellista hiontaa ja valmistelua. Tässä ei ole mitään hallitsevaa tekijää. Kumpikin materiaali tyydyttää luovat tarpeet asianmukaisilla työnkuluilla.

Toiminnalliset lämpörajat

Olipa kyse sitten pienten erien räätälöityjen koteloiden prototyypistä tai suurten tuotantolinjakokoonpanojen valmistuksesta, lämpökäyttäytymisen ymmärtäminen määrittää sopivat sovellukset molemmille kestomuoveille lämmitetyissä todellisissa ympäristöissä.

1. Lämmönkestävyyden määrittely

Olettaen keskimääräiset ilmakehän olosuhteet toiminnan taustana, PLA:n lasittumislämpötila on keskimäärin noin 60 °C ennen muodonmuutosta. Tämä lämpötilakatto rajoittaa sovelluksia, kuten kuumien nesteiden säiliöitä tai pieniä moottorin osia, jotka altistuvat kohtuullisille konepellin alaisille lämpötiloille.

Samaan aikaan, ABS:n lasittumislämpötila on keskimäärin 105 °C., laajentaen käyttökelpoisuutta lämminvesijärjestelmissä, elintarvikkeiden jalostuslaitteissa ja tietyissä autoteollisuuden ympäristöissä ennen lämmönkestävyyskynnyksen saavuttamista.

2. Ihanteellisten sovellusten selkeyttäminen

Pitäen mielessä nuo lasipisteet toiminnallisina raja-arvoina, PLA toimii luotettavasti alle 60 ̊C:n lämpötiloissa, kuten arkipäiväisissä kodinkoneissa. panimoinstrumentit tai konseptihavainnollistukset, jotka eivät altistu äärimmäisille lämpötiloille loppukäytössä. ABS kestää luotettavasti 80–100 ̊C+ -ympäristöjä ajoneuvojen osista kodinkoneisiin, jotka tarvitsevat lämpöpuskureita tuotteina tai osina.

Turvallisuustekijät: Kaasunpoisto ja hävittäminen

Lähiympäristön työpajoista teollisuuslaitoksiin, turvallisuus on edelleen ensisijainen kysymys 3D-tulostuksen laajemmassa käyttöönotossa koska päästöt ja jätteenkäsittely joutuvat lisääntyvän julkisen sääntelyn piiriin viime vuosikymmeninä.

1. VOC-yhdisteet ja hiukkaspäästöt

Kuumennettu ABS-filamentti tuottaa tietyillä kynnysarvoilla myrkyllistä styreenikaasua ja ultrapieniä hiukkasia (UFP), jotka liittyvät erityisesti ärsytykseen ja keuhkojen toiminnan heikkenemiseen. ABS-päästöjä koskevan rajallisen tutkimuksen vuoksi luottamus tähän on vaikeaa, mutta PLA päästää huomattavasti vähemmän VOC-yhdisteitä saatavilla olevien päästötietojen perusteella. Käytä aina suojalaseja ja hengitä varovasti.

2. Kierrätys ja biohajoaminen

Biomuovin ominaisuudet mahdollistavat PLA-filamentit teollisen kompostoinnin kautta luonnollisesti hajoavat tarjoavat selkeän kestävyysedun ABS-jätteen kertymiseen verrattuna, koska useimmat kierrätysyritykset eivät pysty käsittelemään 3D-tulostettuja muovejaTakaisinperijöiden kannatus kasvaa hitaasti, mutta PLA-oikeuksien myyminen on toistaiseksi paljon ympäristöystävällisempää.

Suositellut sovellukset: ABS vs. PLA

Vaikka tekniset tiedot ja testitiedot antavat tietoa kyvyistä, tosielämän menestys edellyttää materiaalien käyttäytymisen yhdistämistä sopiviin sovelluksiin niiden potentiaalin maksimoimiseksi.

1. PLA:n valitseminen ABS:n sijaan, kun...

Suosi PLA:ta visuaalisesti sulavien prototyyppien luomiseen, mukautettavia työkalujigejä, nopeita konsepteja ja esittelymalleja, joihin ei kohdistu lämpövaatimuksia. Kaikki kestävämmistä mutta biohajoavista ominaisuuksista hyötyvät mallit tarjoavat myös vahvoja toiminnallisia käyttötapauksia.

2. ABS:n valitseminen PLA:n sijaan...

Valitse ABS-muovia suunnitellessasi kestäviä toiminnallisia komponentteja ja räätälöityjä koteloita vaaditaan suurempaa kestävyyttä, lämmönkestävyyttä ja tarkkuutta.Useimmat huomattavaa rasitusta ja ilmastorasitusta kohtaavat kalusteet ja loppukäyttäjätuotteet vaativat käytännössä ABS-muovia toimiakseen luotettavasti pitkällä aikavälillä.

3. Hybridi-lähestymistavan harkitseminen

Erittäin vaativissa sovelluksissa hybridi-lähestymistapa hyödyntää toisiaan täydentäviä etuja. Kevyet PLA-mallit ohjaavat muototekijöitä, jotka on hiottu kestävään ABS-muoviin. Luovat PLA-kyltit koristavat kestäviä ABS-kotelorakenteita, jotka on optimoitu jälkikäteen.Yhdistä vahvuutesi strategisesti.

Muokkaa materiaalia tarpeiden kontekstiin

Yleisesti ottaen parempaa materiaalia kuin suosittu ABS- ja PLA-filamentit eivät ole olemassa.Osien tarkkuus, lujuusvaatimukset, käyttöolosuhteet, päästöt, hävityssuunnitelmat ja sovellustavoitteet yhdessä ohjaavat ihanteellisen materiaalin valintaa tapauskohtaisesti. Kestävyysnäkökohdat asettavat yhä enemmän etusijalle uusiutuvat biomuovit, kuten PLA:n, lyhytaikaisessa valmistuksessa, joka on vähemmän riippuvainen toiminnallisuudesta. Insinööreille ABS säilyttää arvokkaan joustavuuden vuosikymmenten ajan todistetun teollisen suorituskyvyn kautta. Oikean tasapainon löytäminen näiden kestomuovien välillä parantaa kuitenkin molempia hyödyntämällä täydentäviä vahvuuksia kontekstissa. Määritä tavoitteesi, arvioi kompromissit ja yksinkertaista päätöksiä yhdistämällä aiotut käyttötarkoitukset ihanteellisiin ominaisuuksiin, joita nämä klassiset materiaalit tarjoavat kukin.

Lue lisää

• 3D-tulostusmateriaalien opas: Innovoi valmistusprosessiasi
• SLA vs. FDM 3D-tulostus: Kumman tekniikan kannattaa valita?
• 3D-tulostin: Hinnoittelutekijät ja kustannusnäkökohdat (2024)