Ali je ABS ali PLA boljši za 3D tiskanje?

Vprašanje ABS proti PLA je že leta sprožilo burno razpravo v krogih 3D-tiskanja, saj modeliranje z nanosom taljenja postaja vse bolj priljubljeno. Ti dve pogosti termoplastiki ponujata prednosti, bodisi glede trdnosti, videza, toplotnih lastnosti, možnosti tiskanja ali varnosti. Ker se njihova uporaba širi v vseh panogah, razumevanje ključnih razlik postane ključnega pomena za ujemanje značilnosti filamentov s cilji uporabe. Z ocenjevanjem potreb po natančnosti, proizvodnih okolij, emisij in funkcionalnih zahtev, ki segajo od prototipov do končnih delov, lahko oblikovalci izkoristijo dopolnilne prednosti obeh materialov ali pa se osredotočijo na področja, kjer eden očitno prekaša drugega. Ta vodnik osvetljuje podrobnosti pametnejše izbire plastike.

Hitra primerjava ABS in PLA pri 3D-tiskanju:

Aspekt	ABS	PLA
Moč &Vzdržljivost	Visoka udarna žilavost, dobra natezna trdnost, zmerna kemična odpornost	Nižja odpornost na udarce, vendar jo je mogoče izboljšati s kompoziti
Tiskanje &ojačevalnik; Preciznost	Dobro pri nižjih temperaturah šobe, nekoliko boljša natančnost	Lažje tiskanje, bolj tolerantno, manj nagnjeno k upogibanju
Enostavnost uporabe	Zaradi upogibanja zahteva ogrevano posteljo in ohišje, oddaja hlape	Dobro tiska na različne površine, minimalen vonj, manj težav z upogibanjem
Trajnost	Na osnovi nafte, manj okolju prijazno, ni kompostabilno	Biorazgradljivo, narejeno iz obnovljivih virov, kot je koruzni škrob
Stroški	V povprečju višja cena kot standardna PLA	Na splošno cenejše, posebne vrste so dražje
Toplotne lastnosti	Boljša toplotna odpornost do približno 105 °C	Mehkejši nad 60 °C, ni primeren za uporabo pri visokih temperaturah
Varnost	Pri segrevanju sprošča stiren, zato je potrebno prezračevanje.	Manj škodljivih emisij, varnejše za uporabo v zaprtih prostorih
Aplikacije	Primerno za funkcionalne dele, ki potrebujejo vzdržljivost in odpornost proti vročini	Najboljše za prototipe, nefunkcionalne modele in aplikacije z nizko obremenitvijo
Estetika	Z glajenjem s paro lahko dosežete gladek zaključek	Z lahkoto sprejema barvo in je videti odlično z minimalno naknadno obdelavo

Ključne značilnosti ABS in PLA

1. Kaj je ABS v 3D-tiskanju?

Akrilonitril butadien stiren (ABS) predstavlja klasiko FDM tiskanje material, ki se uporablja že od samega začetka tehnologije pred več kot 30 leti. Ta plastika na osnovi nafte ponuja:

• Moč &Trajnost: ABS ima visoko udarno žilavost, natezno trdnost in prožnost, poleg zmerne toplotne in kemične odpornosti. Njegova prožnost je primerna za funkcionalne aplikacije.
• Tiskanje z visoko stopnjo podrobnosti:Možnost tiskanja pri nižjih temperaturah šob omogoča boljšo natančnost in zapletene funkcije v primerjavi z drugimi materiali.
• Priljubljenost v panogi: ABS je že desetletja vseprisoten, zlasti v avtomobilski industriji, industriji potrošniških aparatov in oblikovanju izdelkov.

2. Kaj je PLA v 3D-tiskanju?

Polilaktična kislina (PLA) ponuja vse bolj priljubljeno alternativo.Kot biološka plastika, pridobljena iz organskih surovin, kot sta koruzni škrob ali sladkorni trs, PLA ponuja:

• Enostavnost tiskanja: PLA gladko tiska pri vseh temperaturah šob, pri čemer oddaja minimalen vonj in se izogiba ekstremnim težavam z upogibanjem, ki so značilne za ABS. To omogoča enostavnejše tiskanje.
• Varnost:PLA proizvaja bistveno manj škodljivih hlapov, zaradi česar ABS med tiskanjem ne potrebuje namenskih prezračevanih ohišj.
• Trajnost: Kompostabilna PLA je privlačna z vidika okoljske trajnosti, saj se odpadki zlahka biorazgradijo v mesecih namesto v stoletjih.

Natančnost tiskanja

Ključna frustracija, s katero se soočajo novi navdušenci nad 3D-tiskanjem, so začetni testni odtisi, ki so šli narobe. Ukrivljeni vogali, koščki filamenta in dimenzije, ki močno odstopajo od pričakovanih vrednosti, predstavljajo pogoste težave. Ko so podrobnosti odločilne za vašo prijavo, lahko natančnost in preciznost že od samega začetka projekta usmerjata razprave o materialih.

1. Pravilna kalibracija tiskalnika

Čeprav je pri optimalnih nastavitvah spodaj mogoče doseči impresivno ločljivost 100 mikronov (0,1 mm)Natančnost v resničnem svetu je odvisna od skrbne priprave tiskalnika. Od niveliranja plošče za izdelavo in prilagajanja reže šob do kalibracij konsistence filamenta in pretoka, strojna oprema za nastavitev služi kot najpomembnejša kontrolna točka natančnosti pred primerjava materialnih omejitev.

2. Zahteve glede ločljivosti

Kompleksnost delov igra tudi omejujočo vlogo neodvisno od trdnosti termoplastov. Na primer ABS lahko omogoča pretok zapletenih 40-mikronskih kanalov, medtem ko je spodnji prag PLA 60 mikronov, vendar takšna hipotetična ločljivost že na začetku presega zmogljivosti mnogih šob tiskalnika. Preden ocenite možnosti, določite obvezne dimenzije in tolerance z uporabo razpoložljive strojne opreme kot izhodišča.

3. Lastnosti materialov

Podatki prodajalcev kažejo, da ima ABS rahlo prednost v natančnosti, saj omogoča tiskanje končnih kosov in sklopov z dimenzijsko toleranco 0,5 mm. Tiski PLA se na komercialnih sistemih nagibajo k tolerancam 200 mikronov zaradi povečane viskoznosti in krčenja, povezanega s hlajenjem. To daje prednost ABS-u za tesno prilegajoče se komponente, kot so zaskočni spoji. Kljub temu lahko več tehnik naknadne obdelave izboljša natančnost, kadar to zahtevajo zahteve.

Analiza stroškov in nabave

Stroški filamentov se med dolgotrajnimi delovnimi procesi izdelave prototipov in proizvodnje seštevajo. Čeprav samo po sebi ni finančna prelomnica, lahko razumevanje cen in nabave poenostavi načrtovanje v večjih obsegih.

1. Primerjava stroškov filamentov

Standardni PLA filamenti se v industrijskih virih prodajajo za približno 20 dolarjev na kg tuljave. Posebne mešanice in kompoziti z večjim polnilom ali dodatki za izboljšano trdnost in prožnost se gibljejo okoli 30 dolarjev na kg.

ABS filamenti so v povprečju nekoliko višji, 22–35 USD na kg odvisno od čistosti in proizvodnih procesov. Večina se porabi kot proizvodni material, Nakup v velikih količinah zniža cene ABS-a pod ceno premium PLA kompozitov v množičnih količinah.

2. Možnosti iskanja in razpoložljivost

Zaradi široke uporabe aditivne proizvodnje in pobud za bioplastiko večina spletnih dobaviteljev ponuja več vrst PLA materialov na zahtevo s stroškovno učinkovito globalno dostavo vseh večjih proizvajalcev filamentov. Medtem ko manj fizičnih trgovin lokalno prodaja specializirane PLA, pa razširjen dostop do e-trgovine omogoča, da izbrane mešanice hitro pridejo na vaš prag.

Dostop do ABS zahteva skrbno izbiro dobaviteljev, saj manj proizvajalcev pokriva proizvodne serije zaradi prevlade PLA na trgu. Dobavni roki za posebne mešanice ABS pogosto trajajo 1–3 tedne za proizvodnjo po naročilu.Preden kupite material za nišo, preverite pri proizvajalcih razpoložljive ABS filamente.

Enostavnost uporabe pri tiskanju

Vprašajte katerega koli veterana 3D-tiskanja da opišejo svojo najbolj frustrirajočo uporabniško izkušnjo – verjetno bodo opisali neuspešni odtisi z zvitimi in olupljenimi plastmi med raztresenimi drobci ABS-a. Temperaturna občutljivost pesti ABS, ki zahteva natančen nadzor okolja. Naučite se postopkov, ki izboljšujejo uspeh prvega tiska.

1. Pravilna adhezija postelje

PLA, ki odpušča prožnost, omogoča močan oprijem plasti na površinah, kot so trak, PEI plošče ali lepilo, pri temperaturah šobe med 185° - 220°CABS potrebuje ogrevane tiskalne plošče do 110 °C, kar brez avtomatiziranega krmiljenja tvega izgubo energije in nevarnost požara.

2. Preprečevanje težav z upogibanjem

Pogosto se pojavlja tudi ukrivljanje ABS-a, kot je višja toplota šobe (230 °C+) sreča hladen okoliški zrak, medtem ko nižje temperature tiskanja PLA preprečujejo to popačenje. Možnosti preprečevanja upogibanja za izboljšan oprijem ABS vključujejo ohišja komore ali nadzorovan pretok zraka okoli območja tiskanja.

Za boj proti upogibanju pri ABS tiskih, več blagovnih znamk visokokakovostnih FDM 3D tiskalnikov, kot na primer QIDI tehnologija, imajo integrirane napredne funkcije, kot je "Aktivno ogrevanje komore za nadzorovano temperaturo". Ta sistem natančno uravnava temperaturo v tiskalni komori in vzdržuje konstantno okolje, ki znatno zmanjša težave z upogibanjem."

3. Upoštevanje faktorja hlapov

Medtem segrevanje ABS plastike na temperature utekočinjenja med tiskanjem sprošča bistveno več ostrih hlapov kot rahel vonj PLA. Zahteva po namenskih prezračevalnih ohišjih ali dodatkih za filtracijo, varnostna oprema brez povezave, obratovalni stroški in težave s čiščenjem odvračajo občasno uporabo ABS-a v namiznih 3D-operacijah brez takšne infrastrukture.

Trdnost tiskanih delov

Končni predmeti morajo prenesti razumne obremenitve, ki se pričakujejo v uporabnih okoljih - toda ali se materiali razlikujejo po funkcionalnih mehanskih lastnostih?

1. Udarna in natezna trdnost

Industrijski standardni preizkusi udarcev in napetosti določajo ABS zagotavlja 2-3-krat večjo odpornost na udarce v primerjavi s PLA tiski, ki prenese do 15–20 kJ/m² pred lomljenjem. To preprečuje drobljenje pri zmernih padcih in trkih. Ojačani PLA kompoziti zapolnjujejo vrzeli v vzdržljivosti v skoraj ABS razponih, vendar standardna PLA povprečja 4–6 kJ/m² pragov udarca s primerjavo pred snemanjem.

2. Toplotne lastnosti pod obremenitvijo

Zaprta okolja naprav prav tako kažejo, da ABS ohranja večjo trdnost kot PLA med -20 °C in 80 °C. Ko delovne temperature nihajo, ABS postane le še bolj tog, medtem ko se PLA nad 60 °C in več postopoma zmehča in deformira. Pri napovedih učinkovitosti materiala upoštevajte delovne podnebne pogoje.

Zaželene estetske lastnosti

Poleg funkcionalnosti lahko slaba površinska obdelava ali neželena prosojnost ogrozita estetsko uporabo 3D-tiskanje v umetnosti, arhitektura in področja industrijskega oblikovanja, kjer je videz najpomembnejši. Kako se glavni nosilci zlagajo v polepšave?

1. Glajenje slojev: Zmanjševanje vidnih slojev

V surovi, neobdelani obliki, ABS ponuja nekoliko bolj gladke vidne plasti tiska neposredno iz šobe zahvaljujoč hitrejšemu ohlajanju, ki preprečuje izrazite linije plasti, ki pestijo navpične površine PLA.Vendar, Različne tehnike glajenja s paro omogočajo obema materialoma, da po potrebi dosežeta sijajni estetični videz brizganja.

2. Priprava na barvanje: Omogočanje ustvarjalnih možnosti

Na surovi plastiki, PLA je boljši material za barvanje in ustvarjalno naknadno obdelavo, kot je glajenje acetonskih hlapov, kot ABS., ki ponavadi zavrača oprijem barve v spreju brez predhodne temeljite priprave brušenja. Tukaj se ne pojavi noben dominantni element. Oba materiala zadovoljita ustvarjalne potrebe z ustreznimi delovnimi postopki.

Funkcionalne toplotne omejitve

Ne glede na to, ali gre za izdelavo prototipov ohišij po meri v majhnih serijah ali za velike proizvodne linije, razumevanje toplotnega obnašanja določa primerno uporabo obeh termoplastov v ogrevanih realnih okoljih.

1. Določanje toplotne odpornosti

Ob predpostavki povprečnih atmosferskih pogojev kot delovnega okolja ima PLA povprečno temperaturo steklastega prehoda okoli 60 °C pred deformacijo. Ta toplotna zgornja meja omejuje uporabo, kot so posode za vroče tekočine ali majhni deli motorja, ki so izpostavljeni zmernim temperaturam pod pokrovom motorja.

Medtem, ABS ima v povprečju temperaturo steklastega prehoda 105 °C., kar širi izvedljivost za sisteme za toplo vodo, opremo za predelavo hrane in nekatere avtomobilske okvirje, preden doseže prag toplotne odpornosti.

2. Razjasnitev idealnih aplikacij

S temi steklenimi točkami v mislih kot funkcionalnimi omejitvami, PLA zanesljivo deluje v delovnih okoljih pod 60 °C, kot pri vsakodnevnih gospodinjskih pripomočkih, Pivovarski instrumenti ali konceptualne upodobitve, ki pri končni uporabi niso izpostavljeni temperaturnim ekstremom. ABS zanesljivo prenese okolja od 80 do 100 °C+, od komponent v vozilih do gospodinjskih aparatov, ki potrebujejo toplotne blažilnike kot izdelki ali deli.

Varnostni dejavniki: Odvajanje plinov in odstranjevanje

Od sosedskih delavnic do industrijskih objektov, Varnost ostaja prednostno vprašanje pri širši uporabi 3D-tiskanja saj emisije in ravnanje z odpadki spadajo pod vse večjo javno regulacijo v zadnjih desetletjih.

1. Pomisleki glede hlapnih organskih spojin in delcev

Segreti ABS filament proizvaja stiren in emisije ultrafinih delcev (UFP), ki so pri določenih mejah strupene, povezane z draženjem in zlasti zmanjšanim delovanjem pljuč. Omejene raziskave o emisijah ABS otežujejo zanesljivost, vendar PLA oddaja bistveno manj HOS na podlagi doslej razpoložljivih podatkov o emisijah. Vedno uporabljajte ohišja in previdno dihajte.

2. Recikliranje in biorazgradnja

Lastnosti bioplastike, ki omogočajo PLA filamenti naravno razgradnjo z industrijskim kompostiranjem ponuja izrazito trajnostno prednost pred kopičenjem odpadkov ABS, saj Večina reciklažnih podjetij ne more predelati plastike, narejene s 3D-tiskanjemPodpora za predelavo počasi narašča, vendar je odprodaja pravic PLA zaenkrat še vedno veliko bolj zelena.

Priporočene uporabe: ABS v primerjavi s PLA

Medtem ko tehnične specifikacije in testni podatki določajo zmogljivosti, pa uspeh v resničnem svetu zahteva usklajevanje vedenja materialov z ustreznimi aplikacijami, ki maksimizirajo njihov potencial.

1. Izbira PLA namesto ABS pri ...

Za gladke vizualne prototipe izberite PLA, prilagodljive šablone za orodja, hitri koncepti in predstavitveni modeli, ki se ne soočajo s toplotnimi zahtevami. Vsaka zasnova, ki ima koristi od trpežnejših, a biorazgradljivih lastnosti, predstavlja tudi močne funkcionalne primere uporabe.

2. Izbira ABS namesto PLA za ...

Pri načrtovanju robustnih funkcionalnih komponent in ohišij po meri izberite ABS zahtevajo večjo vzdržljivost, odpornost na toploto in natančnost.Večina napeljav in izdelkov za končne uporabnike, ki so izpostavljeni znatnim obremenitvam in podnebnim vplivom, praktično zahteva lastnosti ABS-a, da zanesljivo delujejo dolgoročno.

3. Razmislek o hibridnem pristopu

Za izjemno zahtevne aplikacije hibridni pristop izkorišča dopolnilne prednosti. Lahki modeli PLA vodijo do oblikovnih faktorjev, izpopolnjenih v robustni izvedbi ABS. Kreativne oznake PLA krasijo robustne konstrukcije ohišja ABS, optimizirane pozneje.Strateško združite prednosti.

Prilagodite gradivo potrebam

Med priljubljenimi ABS in PLA filamenti ni univerzalno "boljšega" materiala.Natančnost delov, potrebe po trdnosti, obratovalni pogoji, emisije, načrti odstranjevanja in cilji uporabe skupaj vplivajo na izbiro idealnega materiala za vsak primer posebej. Pomisleki glede trajnosti vse bolj dajejo prednost obnovljivim bioplastikom, kot je PLA, za kratkoročno izdelavo, ki je manj odvisna od funkcionalnosti. Za inženirje ABS ohranja dragoceno odpornost skozi desetletja dokazane industrijske zmogljivosti. Vendar pa iskanje pravega ravnovesja med tema termoplastoma izboljša oboje z izkoriščanjem dopolnilnih prednosti v kontekstu. Določite svoje cilje, ocenite kompromise in poenostavite odločitve tako, da uskladite predvideno uporabo z idealnimi lastnostmi, ki jih ti klasični materiali ponujajo.

Preberi več

• Vodnik po materialih za 3D-tiskanje: Inovirajte svojo proizvodnjo
• SLA proti FDM 3D tiskanju: Katero tehnologijo izbrati?
• 3D-tiskalnik: Cenovni dejavniki in stroškovni vidiki (2024)