PLA vs. Filamente ABS pentru imprimarea 3D: Care este diferența?

FDM, sau Fused Deposition Modeling, este o tehnică de imprimare 3D care a trecut cu succes de la spațiul de imprimare 3D comercial la cel de consum. Majoritatea imprimantelor 3D FDM de acasă pot topi și extruda o mare varietate de polimeri termoplastici în părți funcționale și cosmetice. Cu toate acestea, marea majoritate a pasionaților de imprimare 3D jură pe polimerii PLA și ABS, care sunt vânduți în bobine de filament convenabile.

Dar ce face populare aceste filamente de imprimare 3D și care dintre acestea este alegerea potrivită pentru tine?

Răspunsul la această întrebare nuanțată implică înțelegerea proprietăților fizice ale acestor materiale și modul în care acestea se leagă de părțile imprimate 3D. Să demitificăm aceste filamente populare pentru a afla care dintre ele se potrivește cel mai bine nevoilor tale de imprimare 3D.

Ce este ABS și de ce este dificil de imprimat?

ABS, sau acrilonitril butadien stiren, este unul dintre cele mai vechi materiale utilizate ca filamente de imprimare 3D. Numele provine de la cele trei substanțe chimice primare utilizate în fabricarea polimerului termoplastic. Compoziția acestor substanțe chimice constitutive poate fi variată pentru a produce o varietate de amestecuri ABS pentru a se potrivi diferitelor nevoi de inginerie.

ABS este utilizat pe scară largă în industria de turnare prin injecție pentru a face produse de consum obișnuite, variind de la taste și cărămizi LEGO până la componente de automobile și fitinguri pentru țevi. Costul redus și disponibilitatea rapidă a peletelor ABS brute, combinate cu familiaritatea industriei de producție cu materialul, au asigurat adoptarea acestuia de către industria de imprimare 3D comercială.

Partea comercială este importantă deoarece ABS-ul are tendința de a se micșora pe măsură ce materialul se răcește. Acest lucru face ca imprimantele 3D comerciale echipate cu camere de imprimare încălzite să fie obligatorii pentru imprimarea ABS. Menținerea temperaturilor ridicate în cameră previne răcirea pieselor ABS la mijlocul imprimării și deformarea din cauza contracției ulterioare. Altfel, este dificil să imprimați ABS în mod fiabil fără a închide imprimanta 3D într-o cameră de construcție încălzită.

Pentru o lungă perioadă de timp, pionierul imprimării 3D Stratasys a deținut brevetul pentru camere de imprimare încălzite și închise. Acest lucru a lăsat imprimantele 3D pentru consumatori incapabile să imprime ABS. Cu toate acestea, pasionații de imprimare 3D DIY au fost liberi să construiască imprimante cu camere de construcție încălzite, fără a fi prinși în ambuscadă de armata de avocați a lui Stratasys. Asta a lăsat industria de imprimare 3D pentru consumatori fără mijloace viabile de a ajunge la mase.

Deloc surprinzător, industria a venit în cele din urmă cu un nou filament care ar putea juca bine cu imprimante ieftine, neînchise.

PLA: Imprimare 3D cu roți de antrenament

PLA, sau acidul polilactic, este un termoplastic „biodegradabil” fabricat prin prelucrarea materialelor naturale precum trestia de zahăr și amidonul de porumb. Deși s-ar putea să nu respecte pretențiile sale de a fi biodegradabil, PLA compensează totuși acest lucru prin ușurința sa de imprimare. În timp ce ABS are nevoie de o imprimantă 3D echipată cu un pat încălzit capabil să atingă cel puțin 200 °F, PLA este perfect imprimabil chiar și pe suprafețe de construcție neîncălzite.

Majoritatea filamentelor PLA necesită o temperatură a duzei de până la 350 °F, dar ABS are nevoie de cel puțin 450 °F pentru un flux constant al filamentului și o aderență puternică între straturi. Temperaturile mai scăzute de imprimare nu fac decât să întărească natura inerentă fără deformare a PLA, făcând ușoară imprimarea pieselor PLA mari fără deformare și delaminare. Acest lucru permite ca materialul să fie imprimat fără carcasă, datorită rezistenței sale înnăscute la curenții de aer și la schimbările de temperatură. Cu toate acestea, imprimarea pieselor ABS mari riscă deformarea și delaminarea chiar și în imprimantele închise, cu excepția cazului în care temperaturile camerei rămân peste 140 °F.

Ușurința de utilizare a PLA se extinde și mai mult asupra capacității sale de a gestiona protuberanțe mult mai abrupte decât orice alt filament de imprimare 3D. Acest lucru permite chiar și celor mai ieftine imprimante 3D să imprime modele 3D provocatoare fără riscul de deformare. Temperaturile mai scăzute ale duzelor permit PLA să se conecteze cu ușurință, ceea ce reduce dependența de suporturi, permițând astfel chiar și începătorilor să imprime modele 3D complicate cu relativă ușurință.

Natura extrem de iertătoare a filamentelor PLA le face indispensabile ca roți de antrenament pentru începători. Imprimarea cu materialul reduce în mod semnificativ frustrarea asociată cu imprimarea 3D, ceea ce îi încurajează pe începători să persevereze și să învețe tehnici avansate de imprimare 3D în propriul ritm. Între timp, acestea Hackuri de imprimare 3D ar putea ajuta lucrurile să accelereze puțin mai mult.

PLA vs. ABS: Compararea proprietăților fizice

Nu există un prânz gratuit. Proba este valabilă și în lumea imprimării 3D. Cu toată ușurința de imprimare, PLA este depășită în comparație cu ABS când vine vorba de aplicații practice de inginerie. Pentru început, este semnificativ mai greu decât ABS, dar asta îl face și mult mai fragil. Aruncă o piesă imprimată în PLA și este destul de probabil să se spargă în bucăți.

Între timp, ABS prezintă o rezistență mai mare la încovoiere și curgere, ceea ce îl face mult mai dur. Acest lucru îi permite să absoarbă vibrațiile și impacturile, precum și forțele de forfecare și tracțiune, mai bine decât PLA. Interesant, ABS realizează toate acestea în timp ce este mai ușor decât PLA pentru aceleași piese imprimate la o densitate volumetrică similară. Acest lucru face din ABS filamentul de alegere pentru aplicațiile de inginerie unde rezistența și durabilitatea sunt primordiale.

În timp ce temperaturile mai ridicate de imprimare cerute de ABS fac imprimarea mai dificilă, acesta oferă și o rezistență superioară la temperatură. Piesele imprimate în filamentul PLA se distorsionează atunci când sunt expuse la căldură peste 120 °F, în timp ce piesele ABS pot rezista la 200 °F înainte de a-și pierde integritatea structurală. Acest lucru face ABS-ul indispensabil pentru piesele funcționale utilizate în interioarele mașinilor și în compartimentele motorului. Majoritatea pieselor imprimantei 3D sunt, de asemenea, imprimate folosind ABS, mai ales atunci când sunt implementate în apropierea surselor de căldură.

Cu toate acestea, cel mai mare dezavantaj al folosirii PLA pentru orice scop funcțional este tendința sa ciudată de a se strecura. Aceasta se referă la deformarea plastică a PLA sub sarcini constante de compresiune și tracțiune. Strângeți un șurub într-o piesă PLA, iar forța de compresie va face ca materialul să se înfunde în timp. Ca rezultat, va trebui să strângeți din nou șurubul în mod regulat, până când piesa se defectează în cele din urmă. Același fenomen face, de asemenea, ca piesele PLA portante să cadă treptat în timp. Acest lucru limitează materialul la componente cosmetice și îl face o alegere proastă pentru aplicații funcționale și de inginerie.

De ce este ABS încă relevant în imprimarea 3D?

Deși ABS-ul tradițional ar putea fi dificil de imprimat, multe variante de amestecuri ABS ușor de imprimat (cum ar fi ABS+ de la eSun) se imprimă cu succes chiar și în imprimante ieftine închise în cutii de carton simple. Ai nevoie de mai multă rigiditate în părțile tale? Filamentele ABS armate cu fibră de carbon nu numai că oferă o rigiditate și o rezistență la tracțiune mai bune, dar reduc semnificativ deformarea și îmbunătățesc imprimabilitatea. Între timp, filamentele ABS armate cu fibră de sticlă îmbunătățesc rigiditatea și imprimabilitatea fără a sacrifica duritatea.

În timp ce atât PLA, cât și ABS pot prelua vopsea cu ușurință, aceasta din urmă este mai bună pentru post-procesare avansată. ABS poate fi șlefuit mai ușor decât PLA pentru început, ceea ce face suprafața mai ușor de pregătit pentru amorsare și vopsire. Cu toate acestea, tendința ABS de a se dizolva în acetonă adaugă o dimensiune cu totul nouă tehnicilor de post-procesare. Îmbinarea pieselor ABS este simplă cu sudarea cu acetonă, care implică pur și simplu expunerea suprafețelor de îmbinare la acetonă. Tehnica de netezire a vaporilor de acetonă este o metodă destul de simplă și accesibilă pentru a îndepărta complet liniile de strat din piesele ABS pentru a obține un finisaj neted.

ABS este, de asemenea, destul de rezistent la absorbția umidității, este de obicei cea mai ieftină opțiune de filament și face toate acestea, păstrând capacitatea de a fi imprimat extrem de rapid. De fapt, gama Voron de imprimante CoreXY (puteți afla mai multe în pagina noastră Ghid pentru începători Voron) sunt mașini închise relativ ieftine, care sunt special concepute pentru a imprima ABS la viteze extrem de rapide. Pentru a pune acest lucru în perspectivă, imprimanta Voron 0.1 pe care am construit-o recent poate imprima ABS la viteze uimitoare de 200 mm/s, păstrând în același timp o calitate excelentă a imprimării.

PLA vs. ABS: Pe care ar trebui să-l alegi?

Deși PLA prezintă niveluri comparabile de rezistență la umiditate, rentabilitate și viteză de imprimare, încă nu este potrivit pentru aplicații de inginerie. Cu toate acestea, este încă semnificativ mai sigur decât ABS, care tinde să elibereze COV dăunători (compuși organici volatili) în timpul imprimării.

Ca atare, PLA este indispensabil pentru începători pentru a învăța rapid frânghiile imprimării 3D, fără prea multă frustrare. Este, de asemenea, o opțiune viabilă pentru imprimantele neînchise și pentru cei care imprimă doar piese cosmetice. Cu toate acestea, odată ce v-ați tăiat dinții cu PLA, merită să explorați filamentele intermediare, cum ar fi PETG care se imprimă cu ușurință pe imprimante neînchise, oferind în același timp o rezistență și o rezistență la căldură mai bune în comparație cu PLA.

Cum să reduceți semnificativ factura de energie pentru imprimarea 3D

Citiți în continuare

Despre autor