PLA vs. ABS siūlai 3D spausdinimui: koks skirtumas?

FDM, arba Fused Deposition Modeling, yra 3D spausdinimo technika, sėkmingai perėjusi iš komercinės į vartotojų 3D spausdinimo erdvę. Dauguma namų FDM 3D spausdintuvų gali išlydyti ir išspausti įvairius termoplastinius polimerus į funkcines ir kosmetines dalis. Tačiau didžioji dauguma 3D spausdinimo entuziastų prisiekia PLA ir ABS polimerais, kurie parduodami patogiose gijų ritėse.

Bet kas daro šiuos 3D spausdinimo siūlus populiarius ir kuris iš jų yra tinkamas pasirinkimas?

Atsakant į šį niuansuotą klausimą reikia suprasti šių medžiagų fizines savybes ir jų ryšį su 3D spausdintomis dalimis. Išsiaiškinkime šiuos populiarius siūlus, kad išsiaiškintume, kuris iš jų geriausiai atitinka jūsų 3D spausdinimo poreikius.

Kas yra ABS ir kodėl sunku spausdinti?

ABS arba akrilonitrilo butadieno stirenas yra viena iš pirmųjų medžiagų, naudojamų kaip 3D spausdinimo siūlai. Pavadinimas kilęs iš trijų pagrindinių cheminių medžiagų, naudojamų termoplastinio polimero gamyboje. Šių sudedamųjų cheminių medžiagų sudėtis gali būti įvairi, kad būtų galima pagaminti įvairius ABS mišinius, kurie atitiktų skirtingus inžinerinius poreikius.

ABS plačiai naudojamas liejimo pramonėje įprastoms plataus vartojimo prekėms gaminti – nuo ​​raktų dangtelių ir LEGO kaladėlių iki automobilių komponentų ir vamzdžių jungiamųjų detalių. Mažos žaliavos ABS granulių kaina ir prieinamumas kartu su gamybos pramonės susipažinimu su medžiaga užtikrino, kad jas pritaikys komercinė 3D spausdinimo pramonė.

Komercinė dalis yra svarbi, nes ABS turi tendenciją trauktis medžiagai vėsstant. Dėl to komerciniai 3D spausdintuvai su šildomomis spausdinimo kameromis yra privalomi ABS spausdinimui. Išlaikant aukštą kameros temperatūrą, ABS dalys negali atvėsti atspaudo viduryje ir deformuotis dėl susitraukimo. Priešingu atveju sunku patikimai spausdinti ABS, neįdėjus 3D spausdintuvo į šildomą kamerą.

Ilgą laiką 3D spausdinimo pradininkas Stratasys turėjo šildomų ir uždarų spausdinimo kamerų patentą. Dėl to vartotojų 3D spausdintuvai negalėjo spausdinti ABS. Tačiau „pasidaryk pats“ 3D spausdinimo entuziastai galėjo laisvai kurti spausdintuvus su šildomomis pastatymo kameromis, nesulaukę Stratasys teisininkų armijos pasalos. Dėl to vartotojų 3D spausdinimo pramonė neturėjo jokių perspektyvių priemonių pasiekti mases.

Nenuostabu, kad pramonė galiausiai sugalvojo naują siūlą, kuris puikiai tinka pigiems, neuždengtiems spausdintuvams.

PLA: 3D spausdinimas su treniruokliais

PLA arba polilaktinė rūgštis yra "biologiškai skaidus" termoplastas, pagamintas apdorojant natūralias medžiagas, tokias kaip cukranendrės ir kukurūzų krakmolas. Nors PLA gali neatitikti teiginių, kad jis yra biologiškai skaidus, vis dėlto tai kompensuoja dėl savo lengvo spausdinimo. Nors ABS reikalingas 3D spausdintuvas su šildoma lova, galinčia pasiekti bent 200 °F, PLA puikiai tinka spausdinti net ant nešildomų paviršių.

Daugeliui PLA gijų reikia net 350 °F antgalio temperatūros, tačiau ABS reikia bent 450 °F, kad siūlų srautas būtų pastovus ir tarpsluoksnių sukibimas būtų stiprus. Žemesnė spausdinimo temperatūra tik sustiprina PLA prigimtį be deformacijų, todėl lengva spausdinti dideles PLA dalis be deformacijų ir atsisluoksniavimo. Dėl įgimto atsparumo oro skersvėjams ir temperatūros svyravimams medžiaga gali būti spausdinama be korpuso. Tačiau, spausdinant dideles ABS dalis, net uždaruose spausdintuvuose kyla pavojus deformuotis ir išsisluoksniuoti, nebent kameros temperatūra išlieka aukštesnė nei 140 °F.

PLA naudojimo paprastumas taip pat apima jo gebėjimą atlaikyti daug statesnius iškyšulius nei bet kuris kitas 3D spausdinimo siūlas. Tai leidžia net pigiausiems 3D spausdintuvams spausdinti sudėtingus 3D modelius be deformacijos rizikos. Žemesnė purkštukų temperatūra taip pat leidžia lengvai sujungti PLA, o tai sumažina priklausomybę nuo atramų, todėl net pradedantieji gali palyginti lengvai spausdinti sudėtingus 3D modelius.

Dėl itin atlaidaus PLA gijų pobūdžio jie yra nepakeičiami kaip treniruokliai pradedantiesiems. Spausdinimas naudojant medžiagą žymiai sumažina nusivylimą, susijusį su 3D spausdinimu, o tai skatina pradedančiuosius ištverti ir mokytis pažangių 3D spausdinimo technikų savo tempu. Tuo tarpu šios 3D spausdinimo įsilaužimai gali padėti paspartinti reikalus.

PLA vs. ABS: fizinių savybių palyginimas

Nėra tokio dalyko kaip nemokami pietūs. Posakis galioja ir 3D spausdinimo pasaulyje. Dėl lengvo spausdinimo PLA nublanksta prieš ABS, kai kalbama apie praktinius inžinerinius pritaikymus. Pradedantiesiems jis yra žymiai kietesnis nei ABS, tačiau dėl to jis yra daug trapesnis. Numeskite dalį, atspausdintą PLA, ir labai tikėtina, kad ji subyrės į dalis.

Tuo tarpu ABS pasižymi didesne lenkimo ir takumo riba, todėl jis yra daug kietesnis. Tai leidžia geriau nei PLA sugerti vibracijas ir smūgius, taip pat šlyties ir tempimo jėgas. Įdomu tai, kad ABS pasiekia visa tai, būdamas lengvesnis nei PLA toms pačioms dalims, atspausdintoms panašiu tūrio tankiu. Dėl to ABS siūlas yra tinkamiausias inžinerijos reikmėms, kur svarbiausia yra tvirtumas ir ilgaamžiškumas.

Nors ABS reikalaujama aukštesnė spausdinimo temperatūra apsunkina spausdinimą, jis taip pat pasižymi puikiu atsparumu temperatūrai. Dalys, atspausdintos PLA gijose, iškraipo, kai yra veikiamos šiluma, viršijančia 120 °F, o ABS dalys gali atlaikyti 200 °F, kol praranda savo struktūrinį vientisumą. Dėl to ABS yra nepakeičiamas funkcinėse dalyse, naudojamose automobilių salone ir variklio skyriuose. Dauguma 3D spausdintuvo dalių taip pat spausdinamos naudojant ABS, ypač kai jos naudojamos arti šilumos šaltinių.

Tačiau didžiausias PLA naudojimo bet kokiais funkciniais tikslais trūkumas yra jo nepaprastas polinkis šliaužti. Tai reiškia plastinę PLA deformaciją esant pastovioms gniuždymo ir tempimo apkrovoms. Priveržkite varžtą į PLA dalį, o gniuždymo jėga laikui bėgant medžiaga sudužs. Dėl to turėsite reguliariai priveržti varžtą, kol dalis galiausiai suges. Dėl to paties reiškinio laikančiosios PLA dalys palaipsniui nusileidžia. Dėl to medžiaga apribojama tik kosmetikos komponentais, todėl tai yra prastas pasirinkimas funkcinėms ir inžinerinėms reikmėms.

Kodėl ABS vis dar aktualus 3D spausdinimui?

Nors tradicinį ABS spausdinti gali būti sudėtinga, daugelis lengvai spausdinamų ABS mišinių variantų (pvz., „eSun“ ABS+) sėkmingai spausdina net ir pigiuose spausdintuvuose, sudėtuose į paprastas kartonines dėžutes. Reikia daugiau standumo jūsų dalims? Anglies pluoštu sustiprintos ABS gijos ne tik užtikrina didesnį standumą ir atsparumą tempimui, bet ir žymiai sumažina deformaciją bei pagerina spausdinamumą. Tuo tarpu stiklo pluoštu sustiprintos ABS gijos pagerina standumą ir spausdinamumą neprarandant tvirtumo.

Nors ir PLA, ir ABS gali lengvai paimti dažus, pastarasis yra geresnis pažangiam tolesniam apdorojimui. Pradedantiesiems ABS galima šlifuoti lengviau nei PLA, todėl paviršių lengviau paruošti gruntavimui ir dažymui. Tačiau ABS polinkis ištirpti acetone suteikia visiškai naują dimensiją tolesnio apdorojimo metodams. ABS dalių sujungimas yra labai paprastas suvirinant acetonu, o tai paprasčiausiai apima acetonu sujungiamus paviršius. Acetono garų išlyginimo technika yra gana paprastas ir prieinamas būdas visiškai pašalinti sluoksnio linijas nuo ABS dalių, kad būtų pasiekta lygi apdaila.

ABS taip pat yra gana atsparus drėgmės sugėrimui, dažniausiai yra pigiausias siūlų pasirinkimas ir visa tai daro išlaikant galimybę spausdinti itin greitai. Tiesą sakant, Voron CoreXY spausdintuvų asortimentas (daugiau galite sužinoti mūsų Voron pradedančiųjų vadovas) yra palyginti pigios uždaros mašinos, specialiai sukurtos spausdinti ABS itin dideliu greičiu. Kalbant apie tai perspektyvoje, neseniai mūsų sukurtas Voron 0.1 spausdintuvas gali spausdinti ABS 200 mm/s greičiu, išlaikant puikią spausdinimo kokybę.

PLA vs. ABS: kurį pasirinkti?

Nors PLA pasižymi panašiu atsparumu drėgmei, ekonomiškumu ir spausdinimo greičiu, jis vis tiek netinka inžinerinėms reikmėms. Tačiau jis vis dar yra žymiai saugesnis nei ABS, kuris spausdinant linkęs išskirti kenksmingus LOJ (lakius organinius junginius).

Taigi PLA yra nepakeičiamas pradedantiesiems, norint greitai išmokti 3D spausdinimo be didelio nusivylimo. Tai taip pat tinkamas pasirinkimas neuždengtiems spausdintuvams ir tiems, kurie spausdina tik kosmetines dalis. Tačiau nupjovus dantis ant PLA, verta patyrinėti tarpinius siūlus, tokius kaip PETG kurie lengvai spausdina ant neuždengtų spausdintuvų ir pasižymi geresne stiprumu ir atsparumu karščiui, palyginti su PLA.

Kaip žymiai sumažinti 3D spausdinimo energijos sąskaitą

Skaitykite toliau

Apie autorių