PLA срещу ABS филаменти за 3D печат: Каква е разликата?

FDM, или Fused Deposition Modeling, е техника за 3D печат, която успешно премина от търговско към потребителско пространство за 3D печат. Повечето домашни FDM 3D принтери могат да стопят и екструдират голямо разнообразие от термопластични полимери във функционални и козметични части. Въпреки това, огромното мнозинство от ентусиастите на 3D печат се кълнат в PLA и ABS полимери, които се продават в удобни макари с нишки.

Но какво прави тези нишки за 3D печат популярни и кой от тях е правилният избор за вас?

Отговорът на този нюансиран въпрос включва разбиране на физическите свойства на тези материали и как те са свързани с 3D отпечатаните части. Нека демистифицираме тези популярни нишки, за да разберем кой най-добре отговаря на вашите нужди за 3D печат.

Какво е ABS и защо е трудно да се печата?

ABS или акрилонитрил бутадиен стирен е един от най-ранните материали, използвани като нишки за 3D печат. Името идва от трите основни химикала, използвани при производството на термопластичния полимер. Съставът на тези съставни химикали може да се променя, за да се произвеждат различни ABS смеси, които да отговарят на различни инженерни нужди.

ABS се използва широко в индустрията за леене под налягане за производство на обичайни потребителски продукти, вариращи от капачки за ключове и LEGO тухли до автомобилни компоненти и тръбни фитинги. Ниската цена и готовата наличност на сурови ABS пелети, съчетани с познаването на материала на производствената индустрия, гарантират неговото възприемане от комерсиалната индустрия за 3D печат.

Търговската част е важна, тъй като ABS има тенденция да се свива при охлаждане на материала. Това прави търговските 3D принтери, оборудвани с отопляеми камери за печат, задължителни за отпечатване на ABS. Поддържането на повишени температури в камерата предотвратява охлаждането на ABS частите по време на печата и деформирането им поради последващо свиване. В противен случай е трудно да се печата надеждно ABS, без да се затваря 3D принтерът в отопляема камера за изграждане.

Дълго време пионерът на 3D принтирането Stratasys държеше патента за отопляеми и затворени камери за печат. Това остави потребителските 3D принтери неспособни да отпечатват ABS. Любителите на 3D печата „Направи си сам“ обаче бяха свободни да изграждат принтери с отопляеми камери, без да попадат в засада от армията от адвокати на Stratasys. Това остави потребителската индустрия за 3D печат без жизнеспособни средства да достигне до масите.

Не е изненадващо, че индустрията в крайна сметка излезе с нова нишка, която може да работи добре с евтини, незатворени принтери.

PLA: 3D печат с тренировъчни колела

PLA, или полимлечна киселина, е „биоразградим“ термопласт, произведен чрез обработка на естествени материали като захарна тръстика и царевично нишесте. Въпреки че може да не отговаря на твърденията си, че е биоразградим, PLA все пак компенсира това с лекотата си на печат. Докато ABS се нуждае от 3D принтер, оборудван с отопляемо легло, което може да достигне най-малко 200 °F, PLA може да се отпечатва перфектно дори върху неотопляеми строителни повърхности.

Повечето PLA филаменти изискват температура на дюзата до 350 °F, но ABS се нуждае от поне 450 °F за постоянен поток на нишките и силна междуслойна адхезия. По-ниските температури на печат само подсилват присъщата на PLA природа без деформация, което улеснява отпечатването на големи PLA части без изкривяване и разслояване. Това позволява на материала да бъде отпечатан без кутия, благодарение на вродената му устойчивост на въздушни течения и температурни колебания. Отпечатването на големи ABS части обаче крие риск от изкривяване и разслояване дори в затворени принтери, освен ако температурите в камерата не останат над 140 °F.

Лекотата на използване на PLA допълнително се простира до способността му да се справя с много по-стръмни надвеси от всяка друга нишка за 3D печат. Това позволява дори на най-евтините 3D принтери да отпечатват предизвикателни 3D модели без риск от деформация. По-ниските температури на дюзите също така позволяват на PLA да се свързва с лекота, което намалява зависимостта от опорите, като по този начин позволява дори на напълно начинаещи да отпечатват сложни 3D модели с относителна лекота.

Изключително прощаващият характер на PLA филаментите ги прави незаменими като тренировъчни колела за начинаещи. Печатът с материала значително намалява разочарованието, свързано с 3D принтирането, което насърчава начинаещите да упорстват и да научат напреднали техники за 3D печат със собствено темпо. Междувременно тези Хакове за 3D печат може да помогне за ускоряване на нещата още малко.

PLA срещу ABS: Сравняване на физически свойства

Няма такова нещо като безплатен обяд. Поговорката е вярна и в света на 3D печат. При цялата си лекота на печат, PLA бледнее в сравнение с ABS, когато става въпрос за практически инженерни приложения. Като за начало, той е значително по-твърд от ABS, но това го прави и много по-крехък. Пуснете част, отпечатана в PLA, и има голяма вероятност тя да се разбие на парчета.

Междувременно ABS показва по-висока якост на огъване и провлачване, което го прави много по-здрав. Това му позволява да абсорбира вибрациите и ударите, както и силите на срязване и опън, по-добре от PLA. Интересното е, че ABS постига всичко това, като същевременно е по-лек от PLA за същите части, отпечатани с подобна обемна плътност. Това прави ABS нишката по избор за инженерни приложения, където здравината и издръжливостта са от първостепенно значение.

Докато по-високите температури на печат, изисквани от ABS, го правят по-труден за печат, той също така осигурява превъзходна температурна устойчивост. Частите, отпечатани в PLA влакна, се изкривяват, когато са изложени на топлина над 120 °F, докато ABS частите могат да издържат на 200 °F, преди да загубят своята структурна цялост. Това прави ABS незаменим за функционални части, използвани в автомобилния интериор и двигателните отделения. Повечето части за 3D принтери също се отпечатват с помощта на ABS, особено когато са разположени в близост до източници на топлина.

Въпреки това, най-големият недостатък на използването на PLA за всякакви функционални цели е неговата невероятна склонност към пълзене. Това се отнася до пластичната деформация на PLA при постоянни натоварвания на натиск и опън. Затегнете винт в PLA част и силата на натиск ще доведе до смачкване на материала с течение на времето. В резултат на това ще трябва редовно да затягате отново винта, докато частта в крайна сметка се повреди. Същото явление причинява също така носещите PLA части постепенно да увисват с течение на времето. Това ограничава материала до козметични компоненти и го прави лош избор за функционални и инженерни приложения.

Защо ABS все още е подходящ за 3D печат?

Въпреки че традиционният ABS може да е предизвикателство за печат, много лесни за отпечатване вариации на ABS смеси (като ABS+ на eSun) отпечатват успешно дори в евтини принтери, затворени в обикновени картонени кутии. Имате нужда от повече твърдост във вашите части? ABS филаментите, подсилени с въглеродни влакна, не само предлагат по-добра твърдост и якост на опън, но също така значително намаляват изкривяването и подобряват възможностите за печат. Междувременно подсилените със стъклени влакна ABS нишки подобряват твърдостта и възможността за печат, без да се жертва здравината.

Докато PLA и ABS могат да поемат боята с лекота, последният е по-добър за усъвършенствана последваща обработка. ABS може да се шлайфа по-лесно от PLA за начало, което прави повърхността по-лесна за подготовка за грундиране и боядисване. Въпреки това, склонността на ABS да се разтваря в ацетон добавя изцяло ново измерение към техниките за последваща обработка. Свързването на ABS части е лесно със заваряване с ацетон, което просто включва излагане на съвпадащи повърхности с ацетон. Техниката за изглаждане с ацетонова пара е доста прост и достъпен метод за пълно премахване на слоевите линии от ABS части, за да се постигне гладко покритие.

ABS също е доста устойчив на абсорбиране на влага, обикновено е най-евтиният вариант на нишки и прави всичко това, като запазва способността да се отпечатва изключително бързо. Всъщност гамата принтери на Voron CoreXY (можете да научите повече в нашия Ворон ръководство за начинаещи) са относително евтини затворени машини, които са специално проектирани да печатат ABS при изключително бързи скорости. За да представим това в перспектива, принтерът Voron 0.1, който построихме наскоро, може да печата ABS със скорости от 200 mm/s, като същевременно поддържа отлично качество на печат.

PLA срещу ABS: Кой трябва да изберете?

Докато PLA показва сравними нива на устойчивост на влага, рентабилност и скорост на печат, той все още не е подходящ за инженерни приложения. Въпреки това, той все още е значително по-безопасен от ABS, който има тенденция да отделя вредни ЛОС (летливи органични съединения) по време на печат.

Като такъв, PLA е незаменим за начинаещи, за да научат бързо въжетата на 3D печат без много разочарование. Също така е жизнеспособна опция за незатворени принтери и за тези, които печатат само козметични части. Въпреки това, след като сте изрязали зъбите си на PLA, си струва да проучите междинни нишки като PETG които печатат лесно на незатворени принтери, като същевременно предлагат по-добра здравина и устойчивост на топлина в сравнение с PLA.

Как значително да намалите сметката си за енергия за 3D печат

Прочетете Следващото

За автора