Czy ABS lub PLA jest lepsze do drukowania 3D?

Kwestia ABS kontra PLA od lat wywołuje ożywioną debatę w kręgach zajmujących się drukiem 3D, a modelowanie metodą osadzania topionego materiału staje się coraz bardziej powszechne. Te dwa popularne tworzywa termoplastyczne oferują zalety pod względem wytrzymałości, wyglądu, właściwości termicznych, możliwości zadruku i bezpieczeństwa. Wraz z rosnącą popularnością w różnych branżach, zrozumienie kluczowych różnic staje się kluczowe dla dopasowania charakterystyka żarnika z celami aplikacji. Oceniając potrzeby w zakresie precyzji, środowiska produkcyjne, emisje i wymagania funkcjonalne, obejmujące zarówno prototypy, jak i części finalne, projektanci mogą wykorzystać uzupełniające się zalety obu materiałów lub skoncentrować wysiłki tam, gdzie jeden z nich wyraźnie góruje nad drugim. Ten przewodnik wyjaśnia szczegóły dotyczące mądrzejszego wyboru tworzyw sztucznych.

Krótkie porównanie ABS i PLA w druku 3D:

Aspekt	ABS	PLA
Wytrzymałość &wytrzymałość	Wysoka udarność, dobra wytrzymałość na rozciąganie, umiarkowana odporność chemiczna	Niższa odporność na uderzenia, ale można ją poprawić za pomocą materiałów kompozytowych
Możliwość drukowania &wzmacniacz; Precyzja	Dobra przy niższych temperaturach dyszy, nieco lepsza dokładność	Łatwiejsze drukowanie, większa tolerancja, mniejsza podatność na odkształcenia
Łatwość użytkowania	Wymaga podgrzewanego stołu i obudowy ze względu na odkształcanie, wydziela opary	Dobrze drukuje na różnych powierzchniach, minimalny zapach, mniej problemów z odkształcaniem
Zrównoważony rozwój	Na bazie ropy naftowej, mniej przyjazne dla środowiska, niekompostowalne	Biodegradowalny, wykonany z odnawialnych źródeł, takich jak skrobia kukurydziana
Koszt	Średnia cena wyższa niż w przypadku standardowego PLA	Generalnie tańsze, typy specjalistyczne są droższe
Właściwości termiczne	Lepsza odporność na ciepło do około 105°C	Bardziej miękki w temperaturze powyżej 60°C, nieodpowiedni do zastosowań w wysokich temperaturach
Bezpieczeństwo	Uwalnia gaz styrenowy po podgrzaniu, wymaga wentylacji	Mniej szkodliwych emisji, bezpieczniejsze użytkowanie wewnątrz pomieszczeń
Aplikacje	Nadaje się do części funkcjonalnych wymagających trwałości i odporności na ciepło	Najlepiej nadaje się do prototypów, modeli niefunkcjonalnych i zastosowań o niskim natężeniu ruchu
Estetyka	Można uzyskać gładkie wykończenie za pomocą technik wygładzania parą	Łatwo przyjmuje farbę i może wyglądać świetnie przy minimalnej obróbce końcowej

Kluczowe cechy ABS i PLA

1. Co to jest ABS w druku 3D?

Akrylonitryl-butadien-styren (ABS) reprezentuje klasykę Drukowanie FDM Materiał używany od momentu powstania technologii ponad 30 lat temu. Ten plastik na bazie ropy naftowej oferuje:

• Wytrzymałość &i Trwałość: ABS charakteryzuje się wysoką udarnością, wytrzymałością na rozciąganie i elastycznością, a także umiarkowaną odpornością na ciepło i substancje chemiczne. Jego wytrzymałość jest odpowiednia do zastosowań funkcjonalnych.
• Drukowanie o wysokiej szczegółowości:Możliwość drukowania przy niższych temperaturach dyszy pozwala na uzyskanie większej dokładności i bardziej skomplikowanych kształtów w porównaniu z innymi materiałami.
• Popularność w branży: ABS od dziesięcioleci znajduje powszechne zastosowanie, zwłaszcza w motoryzacji, urządzeniach powszechnego użytku i projektowaniu produktów.

2. Czym jest PLA w druku 3D?

Kwas polimlekowy (PLA) stanowi coraz bardziej popularną alternatywę.Jako bioplastik wytwarzany z surowców organicznych, takich jak skrobia kukurydziana czy trzcina cukrowa, PLA oferuje:

• Łatwość drukowania: PLA drukuje płynnie w różnych temperaturach dyszy, emitując minimalny zapach i unikając ekstremalnych problemów z odkształcaniem, które występują w przypadku ABS. Pozwala to na prostsze wydruki.
• Bezpieczeństwo:PLA wytwarza znacznie mniej szkodliwych oparów, dzięki czemu drukowanie z ABS nie wymaga stosowania specjalnych, wentylowanych obudów.
• Zrównoważony rozwój: Kompostowalny PLA jest korzystny z punktu widzenia zrównoważonego rozwoju środowiska, ponieważ odpady łatwo ulegają biodegradacji w ciągu miesięcy, a nie stuleci.

Dokładność druku

Największym problemem, z jakim borykają się nowi entuzjaści druku 3D, są nieudane początkowe wydruki testowe. Wygięte rogi, grudki filamentu i wymiary znacznie odbiegające od oczekiwanych wartości to częste problemy. Kiedy drobne detale decydują o powodzeniu lub porażce projektu, dokładność i precyzja mogą prowadzić do dyskusji na temat materiałów od samego początku projektu.

1. Prawidłowa kalibracja drukarki

Choć przy poniższych optymalnych ustawieniach możliwe jest osiągnięcie imponującej rozdzielczości 100 mikronów (0,1 mm)Rzeczywista dokładność zależy od starannego przygotowania drukarki. Od poziomowania platformy roboczej i regulacji odstępu między dyszami, po kalibrację konsystencji filamentu i natężenia przepływu, sprzęt do regulacji obrotów stanowi najważniejszy punkt kontroli dokładności przed… porównywanie ograniczeń materiałowych.

2. Wymagania dotyczące rozdzielczości

Złożoność części również odgrywa rolę ograniczającą, niezależnie od wytrzymałości tworzyw termoplastycznych. Na przykład, ABS może umożliwić przepływ skomplikowanych kanałów o średnicy 40 mikronów, a PLA ma dolny próg 60 mikronów, ale taka hipotetyczna rozdzielczość już na początku przekracza możliwości dysz wielu drukarek. Określ niezbędne wymiary i tolerancje, korzystając z dostępnego sprzętu jako punktu odniesienia, przed oceną opcji.

3. Właściwości materiału

Dane dostawców sugerują, że ABS ma niewielką przewagę w zakresie dokładności, umożliwiając drukowanie elementów i zespołów finalnych z tolerancją wymiarową 0,5 mm. Wydruki z PLA mają tendencję do zbliżania się do tolerancji 200 mikronów w systemach komercyjnych ze względu na zwiększoną lepkość i skurcz związany z chłodzeniem. To sprzyja ABS w przypadku ściśle dopasowanych elementów, takich jak złącza zatrzaskowe. Niemniej jednak, kilka technik postprodukcji może zwiększyć dokładność, gdy wymagają tego wymagania.

Analiza kosztów i zaopatrzenia

Koszty filamentów kumulują się w trakcie długotrwałych procesów prototypowania i produkcji. Chociaż nie są one same w sobie czynnikiem finansowym, zrozumienie cen i źródeł zaopatrzenia może usprawnić planowanie na większą skalę.

1. Porównanie kosztów filamentów

Standardowe filamenty PLA można kupić w sklepach przemysłowych za około 20 dolarów za szpulę 1 kg. Specjalistyczne mieszanki i materiały kompozytowe z większą zawartością wypełnienia lub dodatków poprawiających wytrzymałość i elastyczność kosztują około 30 dolarów za kg.

Włókna ABS kosztują średnio nieco więcej, bo 22–35 dolarów za kg w zależności od czystości i procesów produkcyjnych. Najczęściej zużywane jako materiały produkcyjne, zakupy hurtowe obniżają ceny ABS poniżej cen kompozytów PLA premium w ilościach masowych.

2. Opcje zaopatrzenia i dostępność

Dzięki powszechnemu stosowaniu w produkcji addytywnej i inicjatywach związanych z biotworzywami, większość dostawców internetowych oferuje wiele odmian PLA na żądanie z ekonomiczną globalną wysyłką od wszystkich głównych producentów filamentów. Chociaż mniej sklepów stacjonarnych ma w ofercie specjalistyczne PLA, szeroki dostęp do handlu elektronicznego pozwala na szybką dostawę wybranych mieszanek.

Dostęp do ABS wymaga starannego doboru dostawców, ponieważ ze względu na dominującą pozycję PLA na rynku, mniej producentów oferuje produkcję seryjną. Czas realizacji zamówień na specjalistyczne mieszanki ABS wynosi często od 1 do 3 tygodni.Przed zakupem specjalistycznego materiału sprawdź, czy producent udostępnia filamenty ABS.

Łatwość użytkowania podczas drukowania

Zapytaj dowolnego weterana druku 3D opowiedzieć o swoich najbardziej frustrujących doświadczeniach użytkownika – prawdopodobnie opiszą nieudane wydruki z wypaczonymi i odklejonymi warstwami wśród rozrzuconych odłamków ABS. ABS nęka kapryśna wrażliwość, wymagająca precyzyjnej kontroli środowiska. Poznaj procesy zwiększające sukces pierwszego wydruku.

1. Prawidłowa przyczepność do łóżka

Wybaczająca elastyczność PLA umożliwia mocną przyczepność do podłoża na takich powierzchniach jak taśma, arkusze PEI lub klej przy temperaturach dyszy pomiędzy 185° - 220°C. ABS wymaga podgrzewania platform drukujących do temperatury 110°C, co wiąże się z ryzykiem marnotrawstwa energii i zagrożenia pożarowego, jeśli nie ma automatycznego sterowania.

2. Zapobieganie problemom z odkształceniami

Odkształcenia ABS często występują również jako wyższa temperatura dyszy (230°C+) styka się z chłodnym powietrzem otoczenia, a niższe temperatury druku PLA zapobiegają tym odkształceniom. Opcje zapobiegania odkształceniom, zapewniające lepszą przyczepność ABS, obejmują komory zadruku lub kontrolowany przepływ powietrza wokół obszaru drukowania.

Aby przeciwdziałać odkształcaniu się wydruków ABS, kilka wysokiej jakości marek drukarek 3D FDM, takie jak Technologia QIDI, zintegrowano zaawansowane funkcje, takie jak „Komora aktywnego ogrzewania dla kontrolowanej temperaturyTen system precyzyjnie reguluje temperaturę w komorze druku, utrzymując stałe środowisko, które znacząco ogranicza problemy z wypaczaniem.

3. Biorąc pod uwagę współczynnik oparów

Tymczasem podgrzewanie tworzywa ABS do temperatury upłynnienia uwalnia znacznie bardziej gryzące opary niż słaby zapach PLA podczas drukowania. Konieczność stosowania specjalnych obudów wentylacyjnych lub dodatkowych filtrów, sprzętu bezpieczeństwa offline, koszty operacyjne i problemy z czyszczeniem zniechęcają do okazjonalnego stosowania ABS w drukarniach 3D na komputerach stacjonarnych bez odpowiedniej infrastruktury.

Wytrzymałość drukowanych części

gotowe obiekty muszą wytrzymywać rozsądne naprężenia typowe dla konkretnych środowisk zastosowań – ale czy materiały różnią się pod względem funkcjonalnych właściwości mechanicznych?

1. Odporność na uderzenia i rozciąganie

Standardowe w branży testy wstrząsów i naprężeń określają ABS zapewnia 2-3 razy większą odporność na uderzenia niż wydruki z PLA, wytrzymujący do 15-20kJ/m² przed pęknięciem. Zapobiega to pękaniu przy umiarkowanych upadkach i zderzeniach. Wzmocnione kompozyty PLA niwelują różnice w trwałości w zakresie zbliżonym do ABS, ale standardowe PLA osiągają średnie 4-6 kJ/m² porównanie progów uderzenia przed pęknięciem.

2. Właściwości termiczne pod obciążeniem

Zamknięte środowiska urządzeń pokazują również, że ABS zachowuje większą wytrzymałość niż PLA w temperaturach od -20°C do 80°C. Wraz ze zmianami temperatury roboczej, ABS staje się coraz sztywniejszy, podczas gdy PLA mięknie i stopniowo odkształca się w temperaturze powyżej 60°C. Należy uwzględnić warunki klimatyczne w czasie pracy, aby określić przewidywaną wydajność materiału.

Pożądane walory estetyczne

Oprócz funkcji, słabe wykończenie powierzchni lub niepożądana przezroczystość mogą podważyć walory estetyczne zastosowań Druk 3D w sztuce, architektury i wzornictwa przemysłowego, w których wygląd ma pierwszorzędne znaczenie. Jak podstawowe modele wypadają w zestawieniu z innymi upiększającymi kompozycjami?

1. Wygładzanie warstw: minimalizowanie widocznych warstw

W surowej, nienaruszonej formie, ABS zapewnia nieco gładsze widoczne warstwy wydruku bezpośrednio z dyszy dzięki szybszemu chłodzeniu, które zapobiega powstawaniu wyraźnych linii warstw, stanowiących problem na pionowych powierzchniach PLA.Jednakże, różne techniki wygładzania parą pozwalają obu materiałom uzyskać ostatecznie błyszczący wygląd formowania wtryskowego, wszędzie tam, gdzie jest to potrzebne po produkcji.

2. Podkład pod farbę: umożliwienie kreatywnych rozwiązań

W przypadku tworzyw sztucznych w stanie surowym, PLA lepiej niż ABS przyjmuje malowanie i kreatywną obróbkę końcową, np. wygładzanie oparami acetonu, który ma tendencję do osłabiania przyczepności farby w sprayu bez wcześniejszego, dokładnego przygotowania do szlifowania. Nie wyłania się tu żaden dominujący materiał. Oba materiały zaspokajają potrzeby kreatywne przy odpowiednim toku pracy.

Funkcjonalne granice termiczne

Niezależnie od tego, czy chodzi o prototypowanie małych serii niestandardowych obudów, czy o zespoły produkowane na dużą skalę, zrozumienie zachowań termicznych pozwala określić odpowiednie zastosowania obu tworzyw termoplastycznych w ogrzewanych, rzeczywistych środowiskach.

1. Definicja odporności cieplnej

Przyjmując średnie warunki atmosferyczne otoczenia jako tło operacyjne, PLA osiąga średnią temperaturę zeszklenia około 60°C przed odkształceniem. Ten pułap termiczny ogranicza zastosowania takie jak zbiorniki z gorącym płynem lub małe części silników narażone na umiarkowane temperatury pod maską.

Tymczasem, ABS oferuje średnią temperaturę zeszklenia wynoszącą 105 ̊C, zwiększając wykonalność w przypadku systemów ciepłej wody, sprzętu do przetwarzania żywności i niektórych elementów otoczenia samochodu przed osiągnięciem progu odporności na ciepło.

2. Wyjaśnienie idealnych zastosowań

Mając na myśli te szklane punkty jako funkcjonalne punkty odcięcia, PLA działa niezawodnie w temperaturach poniżej 60°C, w warunkach pracy, w których działają codzienne domowe urządzenia, Instrumenty browarnicze lub wizualizacje koncepcyjne, które nie są narażone na ekstremalne temperatury w końcowym użytkowaniu. ABS niezawodnie wytrzymuje temperatury od 80 do 100°C+, zarówno w komponentach pojazdów, jak i w sprzęcie gospodarstwa domowego wymagającym buforów termicznych jako produkt lub część.

Czynniki bezpieczeństwa: odgazowywanie i utylizacja

Od warsztatów osiedlowych po zakłady przemysłowe, bezpieczeństwo pozostaje kwestią priorytetową w kontekście szerszego stosowania druku 3D ponieważ emisje i gospodarka odpadami podlegają coraz większym regulacjom publicznym w ostatnich dekadach.

1. Obawy związane z lotnymi związkami organicznymi i cząstkami stałymi

Podgrzany filament ABS wytwarza styren i emisję ultradrobnych cząstek (UFP), które są toksyczne przy pewnych progach, co w szczególności wiąże się z podrażnieniami i ograniczeniem funkcji płuc. Ograniczone badania dotyczące emisji ABS utrudniają uzyskanie pewności w tej kwestii, ale PLA emituje znacznie mniej lotnych związków organicznych (LZO) na podstawie dostępnych dotychczas danych dotyczących emisji. Zawsze używaj osłon i oddychaj ostrożnie.

2. Recykling i biodegradacja

Właściwości bioplastiku pozwalają Filamenty PLA naturalny rozkład w procesie kompostowania przemysłowego zapewnia wyraźną przewagę w zakresie zrównoważonego rozwoju nad gromadzeniem odpadów ABS, biorąc pod uwagę większość firm zajmujących się recyklingiem nie jest w stanie przetwarzać tworzyw sztucznych pochodzących z druku 3DWsparcie dla Reclaimer powoli rośnie, ale pozbywanie się praw PLA pozostaje na razie o wiele bardziej otwarte.

Zalecane zastosowania: ABS kontra PLA

Podczas gdy specyfikacje techniczne i dane testowe określają możliwości, sukces w praktyce wymaga dopasowania zachowań materiałów do odpowiednich zastosowań, maksymalizując ich potencjał.

1. Wybór PLA zamiast ABS, gdy...

Wybierz PLA, aby uzyskać płynne prototypy wizualne, konfigurowalne przyrządy do obróbki, szybkie koncepcje i modele prezentacyjne, które nie wymagają stosowania wysokich temperatur. Każdy projekt, który korzysta z bardziej wytrzymałych, a jednocześnie biodegradowalnych właściwości, stanowi również doskonałe zastosowanie funkcjonalne.

2. Wybór ABS zamiast PLA dla...

Wybierz ABS, jeśli projektujesz solidne, funkcjonalne komponenty i niestandardowe obudowy wymagające większej trwałości, odporności na ciepło i precyzji.Większość urządzeń i produktów końcowych narażonych na znaczne obciążenia i stres klimatyczny wymaga właściwości ABS, aby mogły niezawodnie działać przez długi czas.

3. Rozważenie podejścia hybrydowego

W przypadku wyjątkowo wymagających zastosowań podejście hybrydowe wykorzystuje uzupełniające się zalety. Lekkie makiety PLA prezentują udoskonalone współczynniki kształtu w solidnym wykonaniu z ABS. Kreatywne oznakowanie PLA zdobi solidne, zoptymalizowane później obudowy z ABS.. Strategicznie łącz mocne strony.

Kontekstualizuj materiał do potrzeb

Nie ma uniwersalnie „lepszego” materiału pomiędzy popularnymi filamentami ABS i PLADokładność części, wymagania wytrzymałościowe, warunki pracy, emisje, plany utylizacji i cele zastosowania łącznie wpływają na idealny dobór materiałów w każdym indywidualnym przypadku. Troska o zrównoważony rozwój coraz bardziej priorytetowo traktuje odnawialne biotworzywa, takie jak PLA, w przypadku produkcji krótkoseryjnej, mniej zależnej od funkcjonalności. Dla inżynierów ABS zachowuje cenioną odporność przez dziesięciolecia sprawdzonej wydajności przemysłowej. Jednak znalezienie odpowiedniej równowagi między tymi termoplastycznymi tworzywami podnosi oba te aspekty poprzez wykorzystanie uzupełniających się mocnych stron w kontekście. Określ swoje cele, oceń kompromisy i uprość decyzje, dopasowując zamierzone zastosowania do idealnych właściwości, jakie oferują te klasyczne materiały.

Przeczytaj więcej

• Przewodnik po materiałach do druku 3D: Udoskonal swoją produkcję
• Druk 3D SLA czy FDM: Którą technologię wybrać?
• Drukarka 3D: czynniki cenowe i rozważania na temat kosztów (2024)