PLA vs. ABS szálak 3D nyomtatáshoz: mi a különbség?

Az FDM vagy a Fused Deposition Modeling egy 3D nyomtatási technika, amely sikeresen vált át a kereskedelmi 3D nyomtatási területről a fogyasztói 3D nyomtatási területre. A legtöbb otthoni FDM 3D nyomtató képes megolvasztani és extrudálni a hőre lágyuló polimerek széles skáláját funkcionális és kozmetikai részekre. A 3D-nyomtatást kedvelők túlnyomó többsége azonban a PLA- és ABS-polimerekre esküszik, amelyeket kényelmes filamentorsókban árulnak.

De mitől népszerűek ezek a 3D nyomtatószálak, és ezek közül melyik a megfelelő választás az Ön számára?

Ennek az árnyalt kérdésnek a megválaszolása magában foglalja ezen anyagok fizikai tulajdonságainak megértését, valamint azt, hogy ezek hogyan kapcsolódnak a 3D nyomtatott részekhez. Tisztítsuk meg ezeket a népszerű filamenteket, hogy kitaláljuk, melyik felel meg leginkább az Ön 3D nyomtatási igényeinek.

Mi az ABS, és miért nehéz nyomtatni?

Az ABS vagy akrilnitril-butadién-sztirol az egyik legkorábbi 3D nyomtatási szálként használt anyag. A név a hőre lágyuló polimer gyártása során használt három elsődleges vegyi anyagból származik. Ezeknek a vegyi anyagoknak az összetétele változtatható, hogy különféle ABS-keverékeket állíthasson elő a különböző mérnöki igényeknek megfelelően.

Az ABS-t széles körben használják a fröccsöntő iparban általános fogyasztói termékek előállítására, a kulcssapkáktól és LEGO kockáktól kezdve az autóalkatrészekig és csőszerelvényekig. A nyers ABS pellet alacsony költsége és könnyen elérhetősége, valamint a feldolgozóipar anyagismerete biztosította a kereskedelmi 3D-nyomtatási ipar általi elfogadását.

A kereskedelmi rész azért fontos, mert az ABS hajlamos zsugorodni, ahogy az anyag lehűl. Ez kötelezővé teszi a fűtött nyomtatókamrákkal felszerelt kereskedelmi 3D nyomtatókat az ABS nyomtatáshoz. A kamra magasabb hőmérsékletének fenntartása megakadályozza, hogy az ABS-alkatrészek lehűljenek a nyomat közepén, és deformálódjanak az ebből eredő zsugorodás miatt. Egyébként nehéz megbízhatóan nyomtatni ABS-t anélkül, hogy a 3D nyomtatót fűtött kamrába zárnánk.

Hosszú ideig a 3D nyomtatás úttörője, a Stratasys birtokolta a fűtött és zárt nyomtatókamrák szabadalmát. Emiatt a fogyasztói 3D nyomtatók nem tudtak ABS-t nyomtatni. A DIY 3D nyomtatás szerelmesei azonban szabadon építettek fűtött kamrával rendelkező nyomtatókat anélkül, hogy a Stratasys ügyvédserege megtámadta volna őket. Emiatt a fogyasztói 3D-nyomtatási iparnak nem maradt életképes eszköze a tömegek eléréséhez.

Nem meglepő, hogy az ipar végül egy új izzószálat dolgozott ki, amely jól működhet az olcsó, nem zárt nyomtatókkal.

PLA: 3D nyomtatás edzőkerekekkel

A PLA vagy a politejsav egy „biológiailag lebomló” hőre lágyuló műanyag, amelyet természetes anyagok, például cukornád és kukoricakeményítő feldolgozásával állítanak elő. Bár lehet, hogy nem felel meg a biológiailag lebomló állításnak, a PLA mégis pótolja ezt a könnyű nyomtatással. Míg az ABS-hez olyan 3D nyomtatóra van szükség, amely legalább 200 °F-ot képes elérni fűtött ággyal, a PLA tökéletesen nyomtatható még fűtetlen építési felületeken is.

A legtöbb PLA-szál 350 °F-os fúvókahőmérsékletet igényel, de az ABS-nek legalább 450 °F-ra van szüksége a szál egyenletes áramlásához és az erős rétegek közötti tapadáshoz. Az alacsonyabb nyomtatási hőmérséklet csak megerősíti a PLA eredendő vetemedésmentességét, így könnyen nyomtathat nagy PLA-részeket vetemedés és rétegvesztés nélkül. Ez lehetővé teszi az anyag burkolat nélküli nyomtatását, köszönhetően a léghuzattal és hőmérséklet-ingadozásokkal szembeni veleszületett ellenállásnak. A nagyméretű ABS-alkatrészek nyomtatása azonban még zárt nyomtatókban is fennáll a vetemedés és a rétegválás veszélye, hacsak a kamra hőmérséklete nem marad 140 °F felett.

A PLA könnyű használhatósága tovább terjed azon képességére, hogy sokkal meredekebb túlnyúlásokat is képes kezelni, mint bármely más 3D nyomtatószál. Ezzel még a legolcsóbb 3D nyomtatók is kinyomtathatnak kihívást jelentő 3D modelleket a deformáció veszélye nélkül. Az alacsonyabb fúvóka-hőmérséklet lehetővé teszi a PLA könnyű áthidalását is, ami csökkenti a támasztékoktól való függőséget – ezáltal még a kezdők is viszonylag könnyen nyomtathatnak bonyolult 3D modelleket.

A PLA filamentek rendkívül megbocsátó természete nélkülözhetetlenné teszi őket edzőkerékként a kezdők számára. Az anyaggal történő nyomtatás jelentősen csökkenti a 3D nyomtatással járó frusztrációt, ami arra ösztönzi a kezdőket, hogy kitartsanak, és saját tempójukban tanulják meg a haladó 3D nyomtatási technikákat. Eközben ezek 3D nyomtatási hackek talán még egy kicsit felgyorsíthatja a dolgokat.

PLA vs. ABS: Fizikai tulajdonságok összehasonlítása

Nincs olyan, hogy ingyen ebéd. A mondás a 3D nyomtatás világában is igaz. Könnyű nyomtathatósága ellenére a PLA elhalványul az ABS-hez képest, ha a gyakorlati mérnöki alkalmazásokról van szó. Kezdetnek lényegesen keményebb, mint az ABS, de ettől is sokkal ridegebb. Dobj le egy PLA-val nyomtatott részt, és nagy valószínűséggel darabokra törik.

Eközben az ABS nagyobb hajlítási és folyási szilárdságot mutat, ami sokkal keményebbé teszi. Ez lehetővé teszi, hogy jobban elnyeli a vibrációkat és ütéseket, valamint a nyíró- és húzóerőket, mint a PLA. Érdekes módon az ABS mindezt úgy éri el, hogy könnyebb, mint a PLA ugyanazon, hasonló térfogatsűrűséggel nyomtatott részek esetében. Emiatt az ABS a választott izzószál olyan mérnöki alkalmazásokban, ahol az erősség és a tartósság a legfontosabb.

Míg az ABS által megkövetelt magasabb nyomtatási hőmérséklet megnehezíti a nyomtatást, kiváló hőmérsékletállóságot is biztosít. A PLA-szálba nyomtatott részek torzulnak, ha 120 °F-ot meghaladó hőhatásnak vannak kitéve, míg az ABS-alkatrészek 200 °F-ot is ellenállnak, mielőtt elveszítenék szerkezeti integritásukat. Emiatt az ABS nélkülözhetetlen az autók belsejében és a motorterekben használt funkcionális alkatrészekhez. A legtöbb 3D nyomtató alkatrészét szintén ABS-sel nyomtatják, különösen, ha hőforrások közelében helyezik el őket.

A PLA bármilyen funkcionális célú használatának legnagyobb hátránya azonban az, hogy elképesztően kúszik. Ez a PLA képlékeny alakváltozására vonatkozik állandó nyomó- és húzóterhelések hatására. Húzza meg a csavart egy PLA alkatrészbe, és a nyomóerő hatására az anyag idővel összetörik. Ennek eredményeként rendszeresen újra meg kell húznia a csavart, amíg az alkatrész végül meghibásodik. Ugyanez a jelenség a teherhordó PLA-alkatrészek idővel fokozatosan leereszkedését is okozza. Ez az anyagot kozmetikai alkatrészekre korlátozza, és rossz választássá teszi funkcionális és mérnöki alkalmazásokhoz.

Miért releváns még mindig az ABS a 3D nyomtatásban?

Bár a hagyományos ABS nyomtatása kihívást jelenthet, az ABS keverékek számos könnyen nyomtatható változata (például az eSun ABS+) sikeresen nyomtat még az egyszerű kartondobozokba zárt olcsó nyomtatókban is. Több merevségre van szüksége az alkatrészekhez? A szénszál erősítésű ABS filamentek nemcsak jobb merevséget és szakítószilárdságot biztosítanak, hanem jelentősen csökkentik a vetemedést és javítják a nyomtathatóságot. Eközben az üvegszállal megerősített ABS-szálak javítják a merevséget és a nyomtathatóságot anélkül, hogy a szívósság feláldoznának.

Míg a PLA és az ABS is könnyedén átveszi a festéket, az utóbbi jobb a fejlett utófeldolgozáshoz. Az ABS könnyebben csiszolható, mint a PLA, ami megkönnyíti a felület előkészítését az alapozáshoz és a festéshez. Az ABS-nek az acetonban való oldódási hajlandósága azonban teljesen új dimenziót ad az utófeldolgozási technikáknak. Az ABS alkatrészek összeillesztése gyerekjáték az acetonos hegesztéssel, amely egyszerűen annyit jelent, hogy az illeszkedő felületeket acetonnak teszik ki. Az acetonos gőzsimítási technika meglehetősen egyszerű és hozzáférhető módszer a rétegvonalak teljes eltávolítására az ABS alkatrészekről a sima felület elérése érdekében.

Az ABS meglehetősen ellenáll a nedvességfelvételnek is, általában a legolcsóbb filament opció, és mindezt úgy teszi, hogy megőrzi a rendkívül gyors nyomtatási képességet. Valójában a Voron CoreXY nyomtatók termékcsaládja (további információkat itt találhat Voron kezdő útmutató) viszonylag olcsó, zárt gépek, amelyeket kifejezetten ABS rendkívül gyors nyomtatására terveztek. A mostanában épített Voron 0.1 nyomtató szemrevaló, 200 mm/s-os ABS-nyomtatásra képes, miközben megőrzi a kiváló nyomtatási minőséget.

PLA vs. ABS: Melyiket válassza?

Míg a PLA hasonló szintű nedvességállóságot, költséghatékonyságot és nyomtatási sebességet mutat, mérnöki alkalmazásokhoz mégsem alkalmas. Azonban még mindig lényegesen biztonságosabb, mint az ABS, amely nyomtatás közben hajlamos a káros VOC-k (illékony szerves vegyületek) kibocsátására.

Mint ilyen, a PLA nélkülözhetetlen a kezdők számára, hogy gyorsan, különösebb frusztráció nélkül elsajátíthassák a 3D nyomtatás köteleit. Szintén életképes megoldás a nem zárt nyomtatókhoz és azok számára, akik csak kozmetikai részeket nyomtatnak. Ha azonban megvágta a fogát a PLA-n, érdemes megvizsgálni a köztes filamenteket, például a PETG-t. amelyek könnyen nyomtathatnak nem zárt nyomtatókon, miközben jobb szilárdságot és hőállóságot kínálnak, mint a PLA.

Hogyan csökkentheti jelentősen a 3D nyomtatás energiaszámláját

Olvassa el a következőt

A szerzőről