Je ABS alebo PLA lepší pre 3D tlač?

Otázka ABS verzus PLA vyvoláva v kruhoch 3D tlače už roky búrlivú debatu, keďže modelovanie tavenou depozíciou sa stáva bežným prúdom. Tieto dva bežné termoplasty ponúkajú výhody, či už ide o pevnosť, vzhľad, tepelné vlastnosti, potlačiteľnosť alebo bezpečnosť. S rozširovaním ich používania v rôznych odvetviach, pochopenie kľúčových rozdielov sa stáva kľúčovým pre porovnanie vlastnosti vlákna s cieľmi aplikácie. Vyhodnotením potrieb presnosti, výrobného prostredia, emisií a funkčných požiadaviek od prototypov až po koncové diely môžu konštruktéri využiť doplnkové výhody oboch materiálov alebo zamerať svoje úsilie tam, kde jeden jednoznačne vyniká nad druhým. Táto príručka objasňuje detaily inteligentnejšieho výberu plastov.

Rýchle porovnanie ABS a PLA v 3D tlači:

Aspekt	ABS	PLA
Pevnosť a odolnosť	Vysoká rázová húževnatosť, dobrá pevnosť v ťahu, stredná chemická odolnosť	Nižšia odolnosť voči nárazu, ale dá sa zlepšiť pomocou kompozitov
Tlačiteľnosť a presnosť	Dobré pri nižších teplotách trysky, o niečo lepšia presnosť	Ľahšie sa tlačí, je odolnejší voči negatívnym vplyvom a menej náchylný na deformáciu
Jednoduchosť používania	Vyžaduje vyhrievanú podložku a kryt kvôli deformácii, uvoľňuje výpary	Dobre tlačí na rôzne povrchy, minimálny zápach, menej problémov s deformáciou
Udržateľnosť	Na báze ropy, menej ekologické, nekompostovateľné	Biologicky odbúrateľné, vyrobené z obnoviteľných zdrojov, ako je kukuričný škrob
Cena	Priemerne vyššia cena ako štandardná PLA	Vo všeobecnosti lacnejšie, špeciálne typy sú drahšie
Tepelné vlastnosti	Lepšia tepelná odolnosť až do približne 105 °C	Mäkšie nad 60 °C, nevhodné pre aplikácie pri vysokých teplotách
Bezpečnosť	Pri zahrievaní uvoľňuje styrén, vyžaduje vetranie	Menej škodlivých emisií, bezpečnejšie pre vnútorné použitie
Aplikácie	Vhodné pre funkčné časti vyžadujúce trvanlivosť a tepelnú odolnosť	Najlepšie pre prototypy, nefunkčné modely a aplikácie s nízkym namáhaním
Estetika	Hladký povrch je možné dosiahnuť technikami vyhladzovania parou	Ľahko prijíma farby a vyzerá skvele s minimálnym následným spracovaním

Kľúčové vlastnosti ABS a PLA

1. Čo je ABS v 3D tlači?

Akrylonitrilbutadiénstyrén (ABS) predstavuje klasiku FDM tlač materiál, ktorý sa používa od vzniku tejto technológie pred viac ako 30 rokmi. Tento plast na báze ropy ponúka:

• Pevnosť a odolnosť: ABS vykazuje vysokú rázovú húževnatosť, pevnosť v ťahu a flexibilitu, spolu so strednou tepelnou a chemickou odolnosťou. Jeho odolnosť je vhodná na funkčné aplikácie.
• Tlač s vysokým rozlíšením detailov:Schopnosť tlačiť pri nižších teplotách trysiek umožňuje lepšiu presnosť a zložitejšie prvky v porovnaní s inými materiálmi.
• Popularita v odvetví: ABS sa už desaťročia všadeprítomne používa najmä v automobilovom priemysle, spotrebných spotrebičoch a v dizajne produktov.

2. Čo je PLA v 3D tlači?

Kyselina polymliečna (PLA) ponúka čoraz obľúbenejšiu alternatívu.Ako bioplast získaný z organických surovín, ako je kukuričný škrob alebo cukrová trstina, PLA ponúka:

• Jednoduchá tlač: PLA tlačí plynule pri rôznych teplotách trysiek, pričom vydáva minimálny zápach a zabraňuje extrémnym problémom s deformáciou, ktoré postihujú ABS. To umožňuje jednoduchšiu tlač.
• Bezpečnosť:PLA produkuje výrazne menej škodlivých výparov, čím sa eliminuje potreba špeciálnych vetraných krytov pre ABS počas tlače.
• Udržateľnosť: Kompostovateľný PLA je atraktívny z hľadiska environmentálnej udržateľnosti, pretože odpad sa ľahko biologicky rozkladá v priebehu mesiacov namiesto stáročí.

Presnosť tlače

Hlavnou frustráciou, ktorej čelia noví nadšenci 3D tlače, sú počiatočné testovacie výtlačky, ktoré sa nepodarili. Zvlnené rohy, chuchvalce vlákna a rozmery výrazne prekračujúce očakávané hodnoty predstavujú bežné problémy. Keď jemné detaily rozhodujú o úspechu vašej aplikácie, presnosť a precíznosť môžu od začiatku viesť k debatám o materiáloch.

1. Správna kalibrácia tlačiarne

Aj keď je schopný pôsobivého rozlíšenia pri optimálnych nastaveniach uvedených nižšie 100 mikrónov (0,1 mm)Presnosť v reálnom svete závisí od starostlivej prípravy tlačiarne. Od vyrovnania tlačovej dosky a nastavenia medzery trysiek až po kalibráciu konzistencie filamentu a prietoku slúži hardvér na nastavenie tlače ako najdôležitejší kontrolný bod presnosti pred... porovnávanie materiálových limitov.

2. Požiadavky na riešenie problémov

Zložitosť súčiastok tiež zohráva obmedzujúcu úlohu nezávisle od pevnosti termoplastov. Napríklad ABS môže umožniť tok zložitých 40-mikrónových kanálov, zatiaľ čo PLA má 60-mikrónový spodný prah., ale takéto hypotetické rozlíšenie prevyšuje možnosti mnohých trysiek tlačiarne. Pred posúdením možností definujte nevyhnutné rozmery a tolerancie pomocou dostupného hardvéru ako základu.

3. Vlastnosti materiálu

Údaje od dodávateľov naznačujú, že ABS má miernu výhodu v presnosti a je schopný tlačiť koncové diely a zostavy s rozmerovou toleranciou 0,5 mm. Výtlačky z PLA majú na komerčných systémoch tendenciu k toleranciám 200 mikrónov kvôli zvýšenej viskozite a zmršťovaniu súvisiacemu s chladením. To zvýhodňuje ABS pre tesne priliehajúce komponenty, ako sú napríklad zacvakávacie spoje. Napriek tomu môže niekoľko techník následného spracovania zvýšiť presnosť, keď to požiadavky vyžadujú.

Analýza nákladov a zdrojov

Náklady na filament sa počas dlhých pracovných postupov prototypovania a výroby sčítavajú. Hoci pochopenie cien a zdrojov samo o sebe nie je finančným problémom, môže zefektívniť plánovanie vo väčších mierkach.

1. Porovnanie nákladov na filament

Štandardné PLA filamenty sa predávajú v maloobchode za približne 20 dolárov za 1 kg cievky z priemyselných zdrojov. Špeciálne zmesi a kompozity s vyšším obsahom výplne alebo prísad pre lepšiu pevnosť a flexibilitu sa ceny blížia k 30 dolárom za kg.

ABS filamenty sú v priemere o niečo drahšie, 22 – 35 dolárov za kg v závislosti od čistoty a výrobných procesov. Väčšina sa spotrebuje ako výrobný materiál, Hromadný nákup znižuje ceny ABS pod úroveň prémiových kompozitov PLA vo veľkom množstve.

2. Možnosti získavania a dostupnosť

Vďaka širokému využitiu aditívnej výroby a iniciatív v oblasti bioplastov väčšina online dodávateľov poskytuje viacero druhov PLA materiálov na požiadanie s nákladovo efektívnou globálnou prepravou od všetkých hlavných výrobcov vlákien. Zatiaľ čo menej kamenných obchodov má lokálne špeciálne PLA skladom, rozšírený prístup k elektronickému obchodu umožňuje rýchlo doručiť vybrané zmesi priamo k vašim dverám.

Prístup k ABS si vyžaduje starostlivý výber dodávateľov, pretože vzhľadom na dominanciu PLA na trhu zabezpečuje výrobu menej výrobcov. Dodacie lehoty pre špeciálne zmesi ABS na výrobu na objednávku často trvajú 1 až 3 týždne.Pred zakúpením materiálu pre danú špecializovanú oblasť si overte u výrobcov dostupné ABS filamenty.

Jednoduchosť používania pri tlači

Spýtajte sa ktoréhokoľvek veterána 3D tlače aby opísali svoju najfrustrujúcejšiu používateľskú skúsenosť – je pravdepodobné, že ju opíšu neúspešné výtlačky s deformovanými a olupujúcimi sa vrstvami medzi roztrúsenými črepinami ABS. Citlivosť na temperovanie trápi ABS, čo si vyžaduje prísne kontroly prostredia. Naučte sa procesy, ktoré zvyšujú úspešnosť prvej tlače.

1. Správna priľnavosť k lôžku

PLA, ktorá odpúšťa flexibilitu, umožňuje silnú priľnavosť k povrchom, ako sú pásky, PEI dosky alebo lepidlo, pri teplotách trysky medzi 185° – 220°CABS potrebuje vyhrievané tlačové lôžka až do 110 °C, čo bez automatizovaného riadenia predstavuje riziko plytvania energiou a požiaru.

2. Predchádzanie problémom s deformáciou

K deformácii ABS dochádza aj často, pretože vyššia teplota trysky (230 °C+) stretáva sa s chladným okolitým vzduchom, zatiaľ čo nižšie teploty tlače PLA odolávajú tomuto skresleniu. Možnosti prevencie deformácie pre lepšiu priľnavosť ABS zahŕňajú uzavreté komory alebo riadené prúdenie vzduchu okolo tlačovej oblasti.

Na boj proti deformácii ABS výtlačkov, niekoľko značiek vysokokvalitných FDM 3D tlačiarní, ako napríklad Technológia QIDI, majú integrované pokročilé funkcie ako „Aktívne vykurovanie komory pre kontrolovanú teplotu„. Tento systém starostlivo reguluje teplotu v tlačovej komore a udržiava konzistentné prostredie, ktoré výrazne zmierňuje problémy s deformáciou.“

3. Zohľadnenie faktora výparov

Medzitým, zahrievanie ABS plastu na teploty skvapalňovania uvoľňuje počas tlače výrazne viac štipľavých výparov ako slabý zápach PLA. Vyžadovanie špeciálnych vetracích krytov alebo filtračných doplnkov, bezpečnostných zariadení pre offline použitie, prevádzkové náklady a problémy s čistením odrádzajú od bežného používania ABS v 3D operáciách na stolných počítačoch bez takejto infraštruktúry.

Pevnosť tlačených dielov

Hotové predmety musia odolávať primeranému namáhaniu očakávanému v aplikačnom prostredí - ale líšia sa materiály vo funkčných mechanických vlastnostiach?

1. Rázová a ťahová pevnosť

Štandardné priemyselné skúšky nárazmi a ťahom určujú ABS poskytuje 2-3x vyššiu odolnosť voči nárazom oproti PLA výtlačkom, odolávajúci až 15 – 20 kJ/m² pred rozlomením. To zabraňuje rozbitiu pri miernych pádoch a nárazoch. Vystužené PLA kompozity zmenšujú medzery v odolnosti v oblastiach blízkych ABS, ale štandardné PLA priemery 4 – 6 kJ/m² prahy nárazu porovnaním pred zacvaknutím.

2. Tepelné vlastnosti pri zaťažení

Uzavreté zariadenia tiež ukazujú, že ABS si zachováva vyššiu pevnosť ako PLA v rozsahu teplôt od -20 °C do 80 °C. S kolísaním prevádzkových teplôt ABS iba tuhne, zatiaľ čo PLA pri teplotách nad 60 °C a viac mäkne a postupne sa deformuje. Pri prognózach výkonu materiálu zohľadnite prevádzkové klimatické podmienky.

Požadované estetické vlastnosti

Okrem funkcie môže zlá povrchová úprava alebo nežiaduca priehľadnosť ohroziť estetické využitie... 3D tlač v umení, architektúra a oblasti priemyselného dizajnu, kde je vzhľad prvoradý. Ako sa hlavné prvky skladajú v skrášľujúcich stavbách?

1. Vyhladzovanie vrstiev: Minimalizácia viditeľných vrstiev

V surovej, nezmenenej forme, ABS ponúka mierne hladšie viditeľné vrstvy tlače priamo z trysky vďaka rýchlejšiemu chladeniu, ktoré zabraňuje výrazným vrstvám na vertikálnych PLA povrchoch.Avšak, Rôzne techniky vyhladzovania parou umožňujú obom materiálom v konečnom dôsledku dosiahnuť lesklý estetický vzhľad vstrekovaného materiálu tam, kde je to potrebné po výrobe.

2. Príprava na maľovanie: Umožnenie kreatívnych možností

Na surových plastoch, PLA lepšie akceptuje lakovanie a kreatívne následné spracovanie, ako je vyhladzovanie acetónových pár, ako ABS, čo má tendenciu odmietať priľnavosť farby v spreji bez dôkladnej predchádzajúcej prípravy brúsením. Tu sa neobjavuje žiadny dominantný prvok. Oba materiály uspokoja kreatívne potreby pri správnych pracovných postupoch.

Funkčné tepelné limity

Či už ide o prototypovanie malých sérií zákazkových krytov alebo zostavy veľkých výrobných liniek, pochopenie tepelného správania určuje vhodné aplikácie pre termoplasty v zahrievaných reálnych prostrediach.

1. Definovanie tepelnej odolnosti

Za predpokladu priemerných okolitých atmosférických podmienok ako prevádzkového pozadia dosahuje PLA priemernú teplotu skleného prechodu okolo 60 °C pred deformáciou. Tento tepelný strop obmedzuje aplikácie, ako sú nádoby na horúce kvapaliny alebo malé časti motora, ktoré sú vystavené miernym teplotám pod kapotou.

Medzitým, ABS ponúka v priemere teplotu skleného prechodu 105 °C., čím sa rozširuje uskutočniteľnosť pre systémy teplej vody, zariadenia na spracovanie potravín a určité automobilové obloženia pred dosiahnutím prahu tepelnej odolnosti.

2. Objasnenie ideálnych aplikácií

S ohľadom na tieto sklenené body ako funkčné obmedzenia, PLA spoľahlivo funguje v prevádzkových podmienkach pod 60 °C, ako napríklad bežné domáce spotrebiče. Pivovarské nástroje alebo koncepčné vizualizácie, ktoré nie sú pri konečnom použití vystavené teplotným extrémom. ABS spoľahlivo odoláva prostrediu s teplotami 80 – 100 °C a viac, od komponentov vo vozidlách až po domáce spotrebiče, ktoré potrebujú tepelné tlmiče ako produkty alebo súčiastky.

Bezpečnostné faktory: Odplyňovanie a likvidácia

Od dielní v susedstve až po priemyselné zariadenia, Bezpečnosť zostáva prioritnou otázkou v súvislosti so širším prijatím 3D tlače keďže emisie a nakladanie s odpadom podliehajú zvýšenej verejnej regulácii v posledných desaťročiach.

1. Obavy týkajúce sa prchavých organických zlúčenín a častíc

Zahriaty ABS filament produkuje styrénový plyn a emisie ultrajemných častíc (UFP), ktoré sú pri určitých prahových hodnotách toxické a sú spojené s podráždením a najmä so zníženou funkciou pľúc. Obmedzený výskum emisií ABS sťažuje spoľahlivosť, ale PLA emituje výrazne menej prchavých organických zlúčenín na základe doteraz dostupných údajov o emisiách. Vždy používajte kryty a dýchajte opatrne.

2. Recyklácia a biologický rozklad

Vlastnosti bioplastov umožňujúce PLA filamenty prirodzene sa rozkladajú prostredníctvom priemyselného kompostovania, čo ponúka výraznú výhodu udržateľnosti oproti hromadeniu odpadu ABS väčšina recyklačných spoločností nedokáže spracovať plasty vyrobené 3D tlačouPodpora rekultivácie pomaly rastie, ale zbavenie sa práv na ochrannú ochranu prírody zostáva zatiaľ oveľa ekologickejšie.

Odporúčané aplikácie: ABS vs. PLA

Zatiaľ čo technické špecifikácie a testovacie údaje ovplyvňujú schopnosti, úspech v reálnom svete si vyžaduje zosúladenie správania materiálov s vhodnými aplikáciami, ktoré maximalizujú ich potenciál.

1. Výber PLA namiesto ABS pri...

Pre hladké vizuálne prototypy uprednostnite PLA, prispôsobiteľné prípravky na nástroje, rýchle koncepty a prezentačné modely, ktoré nie sú vystavené tepelným nárokom. Akýkoľvek dizajn, ktorý využíva odolnejšie, ale zároveň biologicky odbúrateľné vlastnosti, predstavuje aj silné funkčné využitie.

2. Výber ABS namiesto PLA pre...

Pri navrhovaní robustných funkčných komponentov a krytov na mieru si vyberte ABS vyžadujúce vyššiu trvanlivosť, tepelnú odolnosť a presnosť.Väčšina svietidiel a koncových produktov, ktoré čelia značnému namáhaniu a klimatickým vplyvom, prakticky vyžaduje vlastnosti ABS, aby spoľahlivo dlhodobo fungovali.

3. Zváženie hybridného prístupu

Pre mimoriadne náročné aplikácie hybridný prístup využíva doplnkové výhody. Ľahké makety PLA sú vzorom prepracovaných do robustného ABS prevedenia. Kreatívne PLA označenia zdobia robustné ABS kryty optimalizované následne.Strategicky kombinujte silné stránky.

Prispôsobte materiál potrebám

Medzi populárnymi ABS a PLA filamentmi neexistuje univerzálne „lepší“ materiál.Presnosť dielov, požiadavky na pevnosť, prevádzkové podmienky, emisie, plány likvidácie a ciele aplikácie spoločne ovplyvňujú výber ideálneho materiálu v každom jednotlivom prípade. Obavy o udržateľnosť čoraz viac uprednostňujú obnoviteľné bioplasty, ako je PLA, pre krátkosériovú výrobu, ktorá je menej závislá od funkčnosti. Pre inžinierov si ABS zachováva cennú odolnosť počas desaťročí overeného priemyselného výkonu. Dosiahnutie správnej rovnováhy medzi týmito termoplastmi však zvyšuje obe možnosti využitím doplnkových silných stránok v danom kontexte. Špecifikujte si svoje ciele, zhodnoťte kompromisy a zjednodušte rozhodnutia zosúladením zamýšľaného použitia s ideálnymi vlastnosťami, ktoré tieto klasické materiály poskytujú.

Čítať ďalej

• Sprievodca materiálmi pre 3D tlač: Inovujte svoju výrobu
• 3D tlač SLA vs. FDM: Ktorú technológiu si vybrať?
• 3D tlačiareň: Cenové faktory a úvahy o nákladoch (2024)