PLA vs. ABS filamenti za 3D tiskanje: v čem je razlika?

FDM ali Fused Deposition Modeling je tehnika 3D tiskanja, ki je uspešno prešla iz komercialnega v potrošniški prostor 3D tiskanja. Večina domačih 3D tiskalnikov FDM lahko stopi in ekstrudira najrazličnejše termoplastične polimere v funkcionalne in kozmetične dele. Vendar pa velika večina navdušencev 3D-tiskanja prisega na polimere PLA in ABS, ki se prodajajo v priročnih tuljavah z filamenti.

Toda zakaj so ti filamenti za 3D tiskanje priljubljeni in kateri od teh je prava izbira za vas?

Odgovor na to niansirano vprašanje vključuje razumevanje fizičnih lastnosti teh materialov in tega, kako se te nanašajo na 3D natisnjene dele. Naj demistificiramo te priljubljene filamente, da ugotovimo, kateri najbolj ustreza vašim potrebam po 3D tiskanju.

Kaj je ABS in zakaj ga je težko tiskati?

ABS ali akrilonitril butadien stiren je eden najzgodnejših materialov, ki se uporabljajo kot filamenti za 3D tiskanje. Ime izvira iz treh primarnih kemikalij, ki se uporabljajo pri izdelavi termoplastičnega polimera. Sestavo teh sestavnih kemikalij je mogoče spreminjati za izdelavo različnih mešanic ABS, ki ustrezajo različnim inženirskim potrebam.

ABS se pogosto uporablja v industriji brizganja za izdelavo običajnih potrošniških izdelkov, od pokrovčkov za ključe in kock LEGO do avtomobilskih komponent in cevnih priključkov. Nizki stroški in takojšnja razpoložljivost surovih ABS peletov v kombinaciji s seznanjenostjo proizvodne industrije z materialom so zagotovili njegovo sprejetje v komercialni industriji 3D tiskanja.

Komercialni del je pomemben, ker ima ABS nagnjenost k krčenju, ko se material ohlaja. Zaradi tega so komercialni 3D tiskalniki, opremljeni z ogrevanimi tiskalnimi komorami, obvezni za tiskanje ABS. Vzdrževanje povišanih temperatur komore preprečuje, da bi se deli ABS med tiskanjem ohladili in deformirali zaradi posledičnega krčenja. Sicer je težko zanesljivo tiskati ABS, ne da bi 3D-tiskalnik zaprl v ogrevano gradbeno komoro.

Pionir 3D tiskanja Stratasys je dolgo časa imel patent za ogrevane in zaprte komore za tiskanje. Zaradi tega potrošniški 3D tiskalniki niso mogli tiskati ABS. Navdušenci za 3D tiskanje DIY pa so lahko svobodno izdelali tiskalnike z ogrevanimi gradbenimi komorami, ne da bi jih zasedla Stratasysova vojska odvetnikov. Zaradi tega je potrošniška industrija 3D tiskanja ostala brez izvedljivih sredstev, da bi dosegla množice.

Ni presenetljivo, da je industrija na koncu prišla do novega filamenta, ki bi se lahko dobro poigral s poceni, nezaprtimi tiskalniki.

PLA: 3D tiskanje z vadbenimi kolesi

PLA ali polilaktična kislina je "biorazgradljiva" termoplastika, proizvedena s predelavo naravnih materialov, kot sta sladkorni trs in koruzni škrob. Čeprav morda ne izpolnjuje svojih trditev, da je biološko razgradljiv, PLA to nadoknadi s svojo enostavnostjo tiskanja. Medtem ko ABS potrebuje 3D-tiskalnik, opremljen z ogrevano posteljo, ki lahko doseže vsaj 200 °F, je PLA popolnoma tiskan tudi na neogrevane gradbene površine.

Večina PLA filamentov zahteva temperaturo šobe do 350 °F, vendar ABS potrebuje vsaj 450 °F za dosleden pretok filamentov in močno oprijemljivost med sloji. Nižje temperature tiskanja le krepijo lastno naravo PLA brez deformacije, kar omogoča enostavno tiskanje velikih delov PLA brez upogibanja in razslojevanja. To omogoča tiskanje materiala brez ohišja, zahvaljujoč prirojeni odpornosti na zračni prepih in temperaturna nihanja. Vendar pa pri tiskanju velikih ABS delov obstaja nevarnost upogibanja in delaminacije tudi v zaprtih tiskalnikih, razen če temperatura komore ostane nad 140 °F.

Enostavnost uporabe PLA se dodatno razširi na njegovo sposobnost, da obvladuje veliko strmejše previse kot kateri koli drug filament za 3D tiskanje. To omogoča tudi najcenejšim 3D tiskalnikom tiskanje zahtevnih 3D modelov brez tveganja deformacije. Nižje temperature šob tudi omogočajo, da PLA z lahkoto premosti, kar zmanjša odvisnost od podpor – s čimer celo popolnim začetnikom omogoča relativno enostavno tiskanje zapletenih 3D modelov.

Zaradi izjemno prizanesljive narave PLA filamentov so nepogrešljivi kot vadbena kolesa za začetnike. Tiskanje z materialom bistveno zmanjša frustracije, povezane s 3D-tiskanjem, ki spodbuja začetnike, da vztrajajo in se učijo naprednih tehnik 3D-tiskanja v lastnem tempu. Medtem pa te Triki za 3D tiskanje bi lahko stvari še nekoliko pospešile.

PLA vs. ABS: Primerjava fizičnih lastnosti

Brezplačnega kosila ni. Pregovor velja tudi v svetu 3D tiskanja. Pri vsej svoji enostavnosti tiskanja PLA bledi v primerjavi z ABS, ko gre za praktične inženirske aplikacije. Za začetek je bistveno trši od ABS-a, vendar je zaradi tega tudi veliko bolj krhek. Spustite del, natisnjen v PLA, in zelo verjetno je, da se bo razbil na koščke.

Medtem ima ABS višjo upogibno in tečno trdnost, zaradi česar je veliko težji. To mu omogoča, da bolje absorbira vibracije in udarce, pa tudi strižne in natezne sile kot PLA. Zanimivo je, da ABS doseže vse to, medtem ko je lažji od PLA za iste dele, natisnjene s podobno volumetrično gostoto. Zaradi tega je ABS filament izbire za inženirske aplikacije, kjer sta moč in vzdržljivost najpomembnejši.

Medtem ko višje temperature tiskanja, ki jih zahteva ABS, otežujejo tiskanje, zagotavlja tudi vrhunsko temperaturno odpornost. Deli, natisnjeni v PLA filamentu, se popačijo, ko so izpostavljeni toploti nad 120 °F, medtem ko deli ABS lahko prenesejo 200 °F, preden izgubijo strukturno celovitost. Zaradi tega je ABS nepogrešljiv za funkcionalne dele, ki se uporabljajo v notranjosti avtomobilov in motornih prostorih. Večina delov 3D tiskalnika je natisnjena tudi z uporabo ABS, še posebej, če so nameščeni v bližini virov toplote.

Vendar pa je največja pomanjkljivost uporabe PLA za kakršne koli funkcionalne namene njena nenavadna nagnjenost k lezenju. To se nanaša na plastično deformacijo PLA pod stalnimi tlačnimi in nateznimi obremenitvami. Privijte vijak v PLA del in tlačna sila bo povzročila, da se material sčasoma stisne. Posledično boste morali redno ponovno zategovati vijak, dokler del sčasoma ne odpove. Isti pojav povzroči tudi, da nosilni PLA deli sčasoma postopoma upadejo. To omejuje material na kozmetične komponente, zaradi česar je slaba izbira za funkcionalne in inženirske aplikacije.

Zakaj je ABS še vedno pomemben pri 3D tiskanju?

Čeprav je tradicionalni ABS morda izziv za tiskanje, številne različice mešanic ABS, ki jih je enostavno tiskati (kot je eSun ABS+), uspešno tiskajo tudi v poceni tiskalnikih, zaprtih v preprostih kartonskih škatlah. Potrebujete več togosti v svojih delih? ABS filamenti, ojačani z ogljikovimi vlakni, ne zagotavljajo le boljše togosti in natezne trdnosti, ampak tudi znatno zmanjšajo upogibanje in izboljšajo tiskanje. Medtem ABS filamenti, ojačani s steklenimi vlakni, izboljšajo togost in možnost tiskanja, ne da bi pri tem žrtvovali žilavost.

Medtem ko lahko PLA in ABS z lahkoto prevzameta barvo, je slednji boljši za napredno naknadno obdelavo. ABS je za začetek lažje brusiti kot PLA, kar olajša pripravo površine za temeljni premaz in barvanje. Vendar pa nagnjenost ABS k raztapljanju v acetonu dodaja popolnoma novo dimenzijo tehnikam naknadne obdelave. Spajanje delov iz ABS je enostavno z varjenjem z acetonom, ki preprosto vključuje izpostavljanje spojnih površin acetonu. Tehnika glajenja s paro acetona je dokaj preprosta in dostopna metoda za popolno odstranitev slojev iz delov ABS, da se doseže gladek zaključek.

ABS je tudi dokaj odporen na vpijanje vlage, je običajno najcenejša možnost filamenta in vse to počne, hkrati pa ohranja zmožnost izjemno hitrega tiskanja. Pravzaprav je nabor tiskalnikov CoreXY Voron (več lahko izveste v našem Vodnik za začetnike Voron) so razmeroma poceni zaprti stroji, ki so posebej zasnovani za tiskanje ABS pri izjemno visokih hitrostih. Da bi to predstavili v perspektivi, lahko tiskalnik Voron 0.1, ki smo ga pred kratkim izdelali, tiska ABS s hitrostjo 200 mm/s, pri čemer ohranja odlično kakovost tiska.

PLA vs. ABS: Katerega izbrati?

Medtem ko PLA kaže primerljive ravni odpornosti na vlago, stroškovne učinkovitosti in hitrosti tiskanja, še vedno ni primeren za inženirske aplikacije. Vendar je še vedno bistveno varnejši kot ABS, ki med tiskanjem nagiba k odvajanju škodljivih HOS (hlapnih organskih spojin).

Kot tak je PLA nepogrešljiv za začetnike, da se hitro naučijo vrvi 3D tiskanja brez večjih frustracij. Prav tako je izvedljiva možnost za nezaprte tiskalnike in za tiste, ki tiskajo samo kozmetične dele. Vendar, ko si enkrat odrežete zobe na PLA, je vredno raziskati vmesne filamente, kot je PETG ki zlahka tiskajo na nezaprte tiskalnike, hkrati pa nudijo boljšo trdnost in toplotno odpornost v primerjavi z PLA.

Kako znatno zmanjšati račun za energijo za 3D tiskanje

Preberite Naprej

O avtorju