PLA vs. ABS-filamentit 3D-tulostukseen: mitä eroa niillä on?

FDM eli Fused Deposition Modeling on 3D-tulostustekniikka, joka on onnistuneesti siirtynyt kaupallisesta 3D-tulostustilasta kuluttajakäyttöön. Useimmat kodin FDM 3D-tulostimet voivat sulattaa ja suulakepuristaa monenlaisia ​​termoplastisia polymeerejä toiminnallisiksi ja kosmeettisiksi osiksi. Suurin osa 3D-tulostuksen harrastajista kuitenkin vannovat PLA- ja ABS-polymeereja, joita myydään kätevissä filamenttikeloissa.

Mutta mikä tekee näistä 3D-tulostusfilamenteista suosittuja, ja mikä näistä on oikea valinta sinulle?

Tähän vivahteikkaaseen kysymykseen vastaaminen edellyttää näiden materiaalien fysikaalisten ominaisuuksien ymmärtämistä ja sitä, miten ne liittyvät 3D-tulostettuihin osiin. Selvitetään nämä suositut filamentit selvittääksemme, mikä niistä sopii parhaiten 3D-tulostustarpeisiisi.

Mikä on ABS ja miksi sen tulostaminen on vaikeaa?

ABS eli akryylinitriilibutadieenistyreeni on yksi varhaisimmista 3D-tulostusfilamentteina käytetyistä materiaaleista. Nimi tulee kolmesta pääkemikaalista, joita käytetään termoplastisen polymeerin valmistuksessa. Näiden ainesosien kemikaalien koostumusta voidaan vaihdella erilaisten ABS-sekoitusten valmistamiseksi erilaisiin teknisiin tarpeisiin.

ABS: ää käytetään laajalti ruiskuvaluteollisuudessa yleisten kuluttajatuotteiden valmistukseen, aina avainkorkeista ja LEGO-palikoista autokomponentteihin ja putkiliittimiin. Raaka-ABS-pellettien edullinen hinta ja helppo saatavuus yhdistettynä valmistavan teollisuuden materiaalin tuntemukseen varmistivat sen omaksumisen kaupallisessa 3D-tulostusteollisuudessa.

Kaupallinen osa on tärkeä, koska ABS: llä on taipumus kutistua materiaalin jäähtyessä. Tämä tekee kaupallisista 3D-tulostimista, jotka on varustettu lämmitetyillä tulostuskammioilla, pakollisia ABS-tulostukseen. Korkeiden kammioiden lämpötilojen ylläpitäminen estää ABS-osia jäähtymästä painatuksen puolivälissä ja muodonmuutosta seuranneen kutistumisen vuoksi. ABS: n luotettava tulostaminen on muuten vaikeaa sulkematta 3D-tulostinta lämmitettyyn kammioon.

3D-tulostuksen edelläkävijä Stratasys hallitsi pitkään patenttia lämmitetyille ja suljetuille tulostuskammioille. Tämä jätti kuluttajien 3D-tulostimet kyvyttömiksi tulostamaan ABS: ää. Tee-se-itse 3D-tulostuksen harrastajat saivat kuitenkin vapaasti rakentaa tulostimia, joissa oli lämmitetty rakennuskammio ilman, että Stratasysin lakimiesarmeija joutui väijymään. Tämän vuoksi kuluttajien 3D-tulostusteollisuudella ei ollut elinkelpoisia keinoja saavuttaa massoja.

Ei ole yllättävää, että teollisuus keksi lopulta uuden hehkulangan, joka voisi toimia hyvin halpojen, sulkemattomien tulostimien kanssa.

PLA: 3D-tulostus harjoituspyörillä

PLA eli polylaktihappo on "biohajoava" kestomuovi, joka on valmistettu käsittelemällä luonnonmateriaaleja, kuten sokeriruokoa ja maissitärkkelystä. Vaikka se ei ehkä täytä väitteitään olevan biohajoava, PLA kuitenkin kompensoi sen helppokäyttöisyydellään. Vaikka ABS tarvitsee 3D-tulostimen, joka on varustettu lämmitetyllä alustalla, joka pystyy saavuttamaan vähintään 200 °F: n lämpötilan, PLA on täydellisesti tulostettavissa jopa lämmittämättömille rakennuspinnoille.

Useimmat PLA-filamentit vaativat suuttimen lämpötilan niinkin alhaiseksi kuin 350 °F, mutta ABS tarvitsee vähintään 450 °F tasaisen filamentin virtauksen ja vahvan kerrosten välisen adheesion saavuttamiseksi. Alhaiset tulostuslämpötilat vain vahvistavat PLA: n luontaista vääntymättömyyttä, mikä tekee suurten PLA-osien tulostamisesta helppoa ilman vääntymistä ja delaminaatiota. Tämä mahdollistaa materiaalin painamisen ilman koteloa, koska se kestää ilman vetoa ja lämpötilan vaihteluita. Kuitenkin suurten ABS-osien tulostamiseen liittyy vääntymisen ja irtoamisen riski jopa suljetuissa tulostimissa, ellei kammioiden lämpötila pysy yli 140 °F: ssa.

PLA: n helppokäyttöisyys ulottuu edelleen sen kykyyn käsitellä paljon jyrkempiä ulokkeita kuin mikään muu 3D-tulostusfilamentti. Tämän ansiosta jopa halvimmat 3D-tulostimet voivat tulostaa haastavia 3D-malleja ilman muodonmuutosriskiä. Alemmat suutinlämpötilot mahdollistavat myös PLA: n siltauksen helposti, mikä vähentää riippuvuutta tuista – jolloin jopa aloittelijat voivat tulostaa monimutkaisia ​​3D-malleja suhteellisen helposti.

PLA-filamenttien erittäin anteeksiantava luonne tekee niistä välttämättömiä harjoituspyörinä aloittelijoille. Materiaalilla tulostaminen vähentää merkittävästi 3D-tulostukseen liittyvää turhautumista, mikä rohkaisee aloittelijoita sinnikköön ja oppimaan edistyneitä 3D-tulostustekniikoita omaan tahtiinsa. Sillä välin nämä 3D-tulostuksen hakkerit saattaa nopeuttaa asioita hieman entisestään.

PLA vs. ABS: Fyysisten ominaisuuksien vertailu

Ilmaista lounasta ei ole olemassa. Sanonta pätee myös 3D-tulostuksen maailmassa. Kaikesta helposta painettavuudestaan ​​huolimatta PLA kalpenee ABS: ään verrattuna käytännön suunnittelusovelluksiin. Ensinnäkin se on huomattavasti kovempaa kuin ABS, mutta se tekee siitä myös paljon hauraamman. Pudota PLA: lla painettu osa, ja se on melko todennäköistä, että se hajoaa palasiksi.

Samaan aikaan ABS: llä on korkeampi taivutus- ja myötölujuus, mikä tekee siitä paljon kovempaa. Tämän ansiosta se vaimentaa tärinää ja iskuja sekä leikkaus- ja vetovoimia paremmin kuin PLA. Mielenkiintoista on, että ABS saavuttaa kaiken tämän samalla, kun se on kevyempi kuin PLA samoissa osissa, jotka on painettu samalla tilavuustiheydellä. Tämä tekee ABS-langasta suosituimman tekniikan sovelluksissa, joissa lujuus ja kestävyys ovat ensiarvoisen tärkeitä.

Vaikka ABS: n vaatimat korkeammat tulostuslämpötilat vaikeuttavat tulostamista, se tarjoaa myös erinomaisen lämmönkestävyyden. PLA-filamenttiin painetut osat vääristyvät, kun ne altistetaan yli 120 °F: n kuumuudelle, kun taas ABS-osat kestävät 200 °F, ennen kuin ne menettävät rakenteellisen eheytensä. Tämä tekee ABS: stä välttämättömän toiminnallisissa osissa, joita käytetään auton sisätiloissa ja moottoritiloissa. Useimmat 3D-tulostimen osat tulostetaan myös ABS: llä, varsinkin kun ne asennetaan lämmönlähteiden läheisyyteen.

Suurin haittapuoli PLA: n käyttämisessä mihin tahansa toiminnalliseen tarkoitukseen on kuitenkin sen uskomaton taipumus hiipiä. Tämä viittaa PLA: n plastiseen muodonmuutokseen jatkuvassa puristus- ja vetokuormituksessa. Kiristä ruuvi PLA-osaan, jolloin puristusvoima saa materiaalin särkymään ajan myötä. Tämän seurauksena sinun on kiristettävä ruuvia säännöllisesti, kunnes osa lopulta epäonnistuu. Sama ilmiö aiheuttaa myös sitä, että kantavat PLA-osat putoavat vähitellen ajan myötä. Tämä rajoittaa materiaalin kosmeettisiin komponentteihin ja tekee siitä huonon valinnan toiminnallisiin ja teknisiin sovelluksiin.

Miksi ABS on edelleen merkityksellinen 3D-tulostuksessa?

Vaikka perinteinen ABS saattaa olla haastavaa tulostaa, monet helposti tulostettavat ABS-sekoitusten muunnelmat (kuten eSunin ABS+) tulostavat onnistuneesti jopa halvoilla tulostimilla, jotka on suljettu yksinkertaisiin pahvilaatikoihin. Tarvitsetko lisää jäykkyyttä osiin? Hiilikuituvahvisteiset ABS-filamentit eivät ainoastaan ​​tarjoa parempaa jäykkyyttä ja vetolujuutta, vaan ne myös vähentävät merkittävästi vääntymistä ja parantavat painettavuutta. Samaan aikaan lasikuituvahvisteiset ABS-filamentit parantavat jäykkyyttä ja painettavuutta tinkimättä sitkeydestä.

Vaikka sekä PLA että ABS kestävät maalin helposti, jälkimmäinen on parempi edistyneeseen jälkikäsittelyyn. ABS voidaan hioa helpommin kuin PLA aloituksissa, mikä helpottaa pinnan esikäsittelyä pohjamaalausta ja maalausta varten. Kuitenkin ABS: n taipumus liueta asetoniin tuo kokonaan uuden ulottuvuuden jälkikäsittelytekniikoihin. ABS-osien liittäminen on helppoa asetonihitsauksella, joka tarkoittaa yksinkertaisesti liitospintojen altistamista asetonille. Asetonihöyrytasoitustekniikka on melko yksinkertainen ja helposti saavutettavissa oleva tapa poistaa kerrosviivat kokonaan ABS-osista tasaisen lopputuloksen saavuttamiseksi.

ABS kestää myös melko kosteuden imeytymistä, on yleensä halvin filamenttivaihtoehto, ja se tekee kaiken tämän säilyttäen samalla kyvyn tulostaa erittäin nopeasti. Itse asiassa Voronin CoreXY-tulostimien valikoima (voit oppia lisää sivuiltamme Voron aloittelijan opas) ovat suhteellisen halpoja suljettuja koneita, jotka on suunniteltu erityisesti tulostamaan ABS-paperia erittäin nopeilla nopeuksilla. Tämän näkökulmasta katsottuna äskettäin rakentamamme Voron 0.1 -tulostin voi tulostaa ABS-paperia silmiinpistävällä 200 mm/s nopeudella säilyttäen samalla erinomaisen tulostuslaadun.

PLA vs. ABS: Kumpi sinun pitäisi valita?

Vaikka PLA: n kosteudenkestävyys, kustannustehokkuus ja tulostusnopeus ovat vertailukelpoisia, se ei silti sovellu teknisiin sovelluksiin. Se on kuitenkin edelleen huomattavasti turvallisempi kuin ABS, joka pyrkii poistamaan haitallisia VOC-yhdisteitä (haihtuvia orgaanisia yhdisteitä) tulostuksen aikana.

Sellaisenaan PLA on välttämätön aloittelijoille, jotka oppivat nopeasti 3D-tulostuksen köydet ilman turhautumista. Se on myös varteenotettava vaihtoehto koteloimattomille tulostimille ja niille, jotka tulostavat vain kosmeettisia osia. Kuitenkin, kun olet leikannut hampaasi PLA: sta, kannattaa tutkia välifilamentteja, kuten PETG jotka tulostavat helposti koteloimattomilla tulostimilla ja tarjoavat paremman lujuuden ja lämmönkestävyyden verrattuna PLA.

Kuinka pienennät merkittävästi 3D-tulostuksen energialaskuasi

Lue Seuraava

Kirjailijasta