Что лучше для 3D-печати: ABS или PLA?
Table of Contents
- Основные характеристики ABS и PLA
- Точность печати
- Анализ затрат и источников поставок
- Простота использования при печати
- Прочность печатных деталей
- Желаемые эстетические качества
- Функциональные тепловые пределы
- Факторы безопасности: газоотвод и утилизация
- Рекомендуемые области применения: ABS и PLA
- Контекстуализация материала в соответствии с потребностями
- Читать далее
Вопрос о выборе между ABS и PLA уже много лет вызывает жаркие споры в кругах 3D-печати, поскольку моделирование методом послойного наплавления становится все более популярным. Эти два распространенных термопластика каждый из них предлагает преимущества, будь то прочность, внешний вид, термические свойства, пригодность для печати или безопасность. По мере того, как внедрение расширяется в различных отраслях, понимание ключевых различий становится критически важным для соответствия характеристики нити с прикладными целями. Оценивая требования к точности, производственные среды, выбросы и функциональные требования, охватывающие все этапы от прототипов до конечных деталей, проектировщики могут использовать взаимодополняющие достоинства обоих материалов или сосредоточить усилия там, где один из них явно превосходит другой. Это руководство освещает детали, лежащие в основе более разумного выбора пластика.
Краткое сравнение ABS и PLA в 3D-печати:
| Аспект | АБС | НОАК |
|---|---|---|
| Прочность и долговечность | Высокая ударная вязкость, хорошая прочность на растяжение, умеренная химическая стойкость | Более низкая ударопрочность, но ее можно улучшить с помощью композитов |
| Печатность и точность | Хорош при более низких температурах сопла, немного более высокая точность | Легче печатать, более щадящий, менее склонный к деформации |
| Простота использования | Требует подогреваемого стола и ограждения из-за деформации, выделяет пары | Хорошо печатает на различных поверхностях, имеет минимальный запах, меньше проблем с деформацией |
| Устойчивость | На основе нефти, менее экологичен, не поддается компостированию | Биоразлагаемый, производится из возобновляемых ресурсов, таких как кукурузный крахмал. |
| Расходы | В среднем дороже стандартного PLA | В целом дешевле, специальные виды дороже |
| Тепловые свойства | Лучшая термостойкость до 105°C | Мягче при температуре выше 60°C, не подходит для высокотемпературного применения. |
| Безопасность | При нагревании выделяет стирол, требуется вентиляция. | Меньше вредных выбросов, безопаснее для использования в помещении |
| Приложения | Подходит для функциональных деталей, требующих прочности и термостойкости. | Лучше всего подходит для прототипов, нефункциональных моделей и приложений с низким уровнем нагрузки. |
| Эстетика | Можно добиться гладкой отделки с помощью методов паровой обработки | Легко поддается покраске и может выглядеть великолепно при минимальной постобработке. |
Основные характеристики ABS и PLA
1. Что такое АБС в 3D-печати?
Акрилонитрилбутадиенстирол (АБС) представляет собой классику FDM-печать материал, используемый с момента появления технологии более 30 лет назад. Этот пластик на основе нефти предлагает:
- Прочность и долговечность: ABS демонстрирует высокую ударную вязкость, прочность на разрыв и гибкость, а также умеренную стойкость к теплу и химическому воздействию. Его упругость подходит для функциональных применений.
- Высокодетализированная печать:Возможность печати при более низких температурах сопла обеспечивает более высокую точность и воспроизводимость сложных элементов по сравнению с другими материалами.
- Популярность в отрасли: На протяжении десятилетий ABS находит повсеместное применение, особенно в автомобильной промышленности, производстве бытовой техники и проектировании продуктов.
2. Что такое ПЛА в 3D-печати?
Полимолочная кислота (PLA) представляет собой все более популярную альтернативу.Как биопластик, полученный из органического сырья, такого как кукурузный крахмал или сахарный тростник, PLA обеспечивает:
- Простота печати: PLA печатает плавно при любой температуре сопла, выделяя при этом минимальный запах и избегая проблем с экстремальной деформацией, которые преследуют ABS. Это упрощает печать.
- Безопасность:PLA выделяет значительно меньше вредных паров, что исключает необходимость использования специальных вентилируемых корпусов во время печати, характерных для ABS.
- Устойчивость: Компостируемый PLA привлекателен с точки зрения экологической устойчивости, поскольку отходы легко биоразлагаются в течение месяцев, а не столетий.
Точность печати
Одной из главных проблем, с которой сталкиваются начинающие энтузиасты 3D-печати, являются неудачные первоначальные тестовые отпечатки. Искривленные углы, комки нити и размеры, значительно выходящие за пределы ожидаемых значений, являются общими жалобами. Когда мелкие детали делают или разрушают ваше приложение, точность и аккуратность могут направлять существенные дебаты с самого начала проекта.
1. Правильная калибровка принтера
При этом обеспечивается впечатляющее разрешение при оптимальных настройках ниже 100 микрон (0,1 мм), реальная точность зависит от тщательной подготовки принтера. От выравнивания платформы построения и регулировки зазора сопла до согласованности филамента и калибровки расхода, наборное оборудование служит важнейшей контрольной точкой точности перед сравнение материальных пределов.
2. Требования к разрешению
Сложность детали также играет ограничивающую роль независимо от прочности термопласта. Например, ABS может позволить использовать сложные 40-микронные каналы для прохождения потока PLA с нижним порогом в 60 микрон, но такое гипотетическое разрешение превосходит возможности многих сопел принтера изначально. Определите обязательные размеры и допуски, используя имеющееся у вас оборудование в качестве основы, прежде чем оценивать варианты.
3. Свойства материала
Данные поставщика показывают, что ABS имеет небольшое преимущество в точности, позволяя печатать конечные детали и узлы с допуском размеров 0,5 мм. Печать PLA имеет тенденцию к допуску 200 микрон на коммерческих системах из-за повышенной вязкости и усадки, связанной с охлаждением. Это благоприятствует ABS для плотно прилегающих компонентов, таких как защелкивающиеся соединения. Тем не менее, несколько методов постобработки могут повысить точность, когда того требуют требования.
Анализ затрат и источников поставок
Расходы на нить накапливаются в течение длительных рабочих процессов прототипирования и производства. Хотя само по себе это не является финансовым препятствием, понимание ценообразования и снабжения может оптимизировать планирование в более крупных масштабах.
1. Сравнение стоимости нити
Стандартные нити PLA продаются в розничной продаже по цене около 20 долларов за катушку весом 1 кг у промышленных поставщиков. Специальные смеси и композиты с более высоким содержанием наполнителя или добавок для повышения прочности и гибкости приближаются к цене 30 долларов за кг.
Нити ABS в среднем стоят немного дороже — 22–35 долл. США за кг. в зависимости от чистоты и производственных процессов. Большинство потребляется в качестве производственных материалов, Оптовые закупки приводят к тому, что цены на ABS ниже цен на премиальные композиты PLA в массовых количествах.
2. Варианты поставок и доступность
Благодаря широкому внедрению в аддитивное производство и инициативы в области биопластика большинство онлайн-поставщиков предоставляют несколько разновидностей материалов PLA по запросу с экономически эффективной доставкой по всему миру от всех основных производителей нитей. В то время как меньшее количество традиционных магазинов имеют на месте специальные PLA, широкий доступ к электронной коммерции позволяет быстро доставлять выбранные смеси к вам домой.
Доступ к ABS требует тщательного выбора поставщиков, поскольку все меньше производителей обслуживают производственные партии, учитывая доминирование PLA на рынке.Сроки выполнения заказов на специальные смеси ABS часто составляют 1-3 недели. Проверьте производителей на наличие нитей ABS, прежде чем искать нишевый материал.
Простота использования при печати
Спросите любого ветерана 3D-печати чтобы рассказать о своем самом разочаровывающем опыте использования - скорее всего, они опишут неудачные отпечатки с деформированными и отслоившимися слоями среди разбросанных осколков ABS. Темпераментная чувствительность поражает ABS, требуя настроенного контроля окружающей среды. Изучите процессы, повышающие успех первой печати.
1. Правильное прилегание к кровати
Великолепная гибкость PLA обеспечивает прочную адгезию к слою с такими поверхностями, как лента, листы PEI или клей при температурах сопла в диапазоне 185° - 220°С. Для АБС-пластика требуется подогрев печатных столов до 110°C, что приводит к потере энергии и возникновению пожара без автоматизированного управления.
2. Предотвращение проблем с короблением
Деформация АБС также часто происходит, так как более высокая температура сопла (230°C+) встречает прохладный окружающий воздух, в то время как более низкие температуры печати PLA противостоят этой деформации. Варианты предотвращения коробления для улучшения адгезии ABS включают в себя камеры-заграждения или контролируемый поток воздуха вокруг области печати.
Для борьбы с деформацией отпечатков из АБС-пластика несколько марок высококачественных FDM 3D-принтеров, такой как QIDI Tech, имеют интегрированные расширенные функции, такие как "Активный нагрев камеры для контролируемой температуры". Эта система тщательно регулирует температуру внутри печатной камеры, поддерживая постоянную среду, что значительно снижает проблемы коробления.
3. Учет фактора дымности
Между тем, нагревание пластика ABS до температур разжижения выделяет значительно более едкие пары, чем слабый запах PLA во время печати. Необходимость в специальных вентиляционных кожухах или фильтрационных надстройках, автономном оборудовании безопасности, эксплуатационных расходах и проблемах с очисткой сдерживают случайное использование ABS в настольных 3D-операциях без наличия такой инфраструктуры.
Прочность печатных деталей
Готовые изделия должны выдерживать разумные нагрузки, ожидаемые в условиях эксплуатации, но различаются ли материалы по функциональным механическим свойствам?
1. Ударопрочность и прочность на растяжение
Стандартные для отрасли испытания на удар и растяжение определяют ABS обеспечивает ударопрочность в 2-3 раза выше, чем отпечатки из PLA, выдерживающий до 15-20кДж/м² до растрескивания. Это предотвращает разрушение при умеренных падениях и столкновениях. Армированные композиты PLA закрывают разрывы в прочности в диапазонах, близких к ABS, но стандартные средние значения PLA 4-6кДж/м² пороги удара путем сравнения до щелчка.
2. Тепловые качества под нагрузкой
Испытания в закрытых устройствах также показали, что ABS сохраняет более высокую прочность, чем PLA, в диапазоне температур от -20°C до 80°C. При колебаниях рабочих температур ABS становится только жестче, а PLA размягчается и постепенно деформируется при температуре выше 60°C+. Учитывайте климатические условия эксплуатации при прогнозировании эксплуатационных характеристик материала.
Желаемые эстетические качества
Помимо функциональности, плохая отделка поверхности или нежелательная прозрачность могут подорвать эстетические свойства 3D-печать в искусстве, архитектуры и промышленного дизайна, где внешний вид имеет первостепенное значение. Как основные элементы создают прекрасные постройки?
1. Сглаживание слоев: минимизация видимых слоев
В сыром, нетронутом виде, ABS обеспечивает более гладкие видимые слои печати прямо из сопла благодаря более высокой скорости охлаждения, которая предотвращает появление выраженных линий на слоях, мешающих вертикальным поверхностям PLA.Однако, Различные методы сглаживания паром позволяют обоим материалам в конечном итоге добиться глянцевой эстетики литья под давлением там, где это необходимо на этапе постпроизводства.
2. Грунтовка под краску: открываем творческие возможности
На сыром пластике, PLA лучше поддается покраске и творческой постобработке, например, сглаживанию паров ацетона, чем ABS, который имеет тенденцию отклонять адгезию распыляемой краски без предварительной тщательной шлифовальной подготовки. Здесь не возникает доминанта. Любой материал удовлетворяет творческим потребностям при правильном рабочем процессе.
Функциональные тепловые пределы
Будь то прототипирование корпусов для мелкосерийного производства или крупносерийная сборка на производственной линии, понимание термических свойств определяет подходящие области применения обоих термопластиков в реальных нагретых средах.
1. Определение термостойкости
Если предположить, что средние атмосферные условия окружающей среды являются рабочим фоном, то PLA в среднем имеет температуру стеклования около 60 ̊C перед деформацией. Этот тепловой потолок ограничивает такие области применения, как сосуды с горячей жидкостью или небольшие детали двигателя, сталкивающиеся с умеренными температурами под капотом.
Тем временем, ABS имеет среднюю температуру стеклования 105 ̊C., расширяя возможности применения в системах горячего водоснабжения, оборудовании для обработки пищевых продуктов и некоторых элементах автомобильной промышленности до достижения порога термостойкости.
2. Уточнение идеальных приложений
Учитывая, что эти стеклянные точки являются функциональными границами, PLA надежно работает при температуре ниже 60 °C в рабочих условиях, как и обычные бытовые гаджеты, Пивоваренные инструменты или концептуальные визуализации, не подвергающиеся экстремальным температурам при конечном использовании. ABS надежно выдерживает температуру 80-100 ̊C+ в компонентах транспортных средств и в бытовых приборах, требующих тепловых буферов в качестве продуктов или деталей.
Факторы безопасности: газоотвод и утилизация
От местных мастерских до промышленных предприятий, безопасность остается приоритетным вопросом в связи с более широким внедрением 3D-печати поскольку выбросы и обращение с отходами подвергаются все большему государственному регулированию за последние десятилетия.
1. Проблемы, связанные с летучими органическими соединениями и частицами
Нагретая нить ABS производит стироловый газ и выбросы ультратонких частиц (UFP), токсичные при определенных пороговых значениях, что связано с раздражением и снижением функции легких, в частности. Ограниченные исследования выбросов ABS затрудняют уверенность, но PLA выделяет значительно меньше ЛОС на основе имеющихся данных о выбросах на сегодняшний день. Всегда используйте кожухи и дышите осторожно.
2. Переработка и биоразложение
Биопластические свойства, позволяющие Нити PLA разлагаться естественным путем посредством промышленного компостирования, что обеспечивает явное преимущество с точки зрения устойчивости по сравнению с накоплением отходов АБС, учитывая большинство переработчиков не могут перерабатывать пластик, напечатанный на 3D-принтере. Поддержка Reclaimer медленно растет, но утилизация прав на PLA пока остается гораздо более экологичной.
Рекомендуемые области применения: ABS и PLA
Хотя технические характеристики и данные испытаний определяют возможности, для реального успеха необходимо соответствие поведения материалов подходящим областям применения, чтобы максимально увеличить их потенциал.
1. Выбор PLA вместо ABS, когда...
Для создания гладких визуальных прототипов используйте PLA, настраиваемые инструментальные приспособления, быстрые концепции и презентационные модели, не требующие термических условий. Любая конструкция, которая выигрывает от более жестких, но биоразлагаемых свойств, также создает здесь сильные функциональные варианты использования.
2. Выбор ABS вместо PLA для...
Выбирайте ABS при проектировании надежных функциональных компонентов и индивидуальных корпусов нуждающиеся в более высокой прочности, термостойкости и точности. Большинство приспособлений и конечных продуктов, подвергающихся значительным нагрузкам и климатическим стрессам, практически требуют, чтобы свойства ABS работали надежно и долго.
3. Рассмотрение гибридного подхода
Для сверхтребовательных приложений гибридный подход использует дополнительные преимущества. Легкие макеты PLA направляют форм-факторы, усовершенствованные в прочном исполнении ABS. Креативная вывеска PLA украшает прочные конструкции корпусов ABS, оптимизированные впоследствии. Стратегически объединяйте сильные стороны.
Контекстуализация материала в соответствии с потребностями
Среди популярных нитей ABS и PLA не существует универсально «лучшего» материала.. Точность деталей, требования к прочности, условия эксплуатации, выбросы, планы утилизации и цели применения вместе определяют идеальный выбор материала в каждом конкретном случае. Проблемы устойчивости все больше отдают приоритет возобновляемым биопластикам, таким как PLA, для мелкосерийного производства, менее зависимого от функциональности. Для инженеров ABS сохраняет ценную устойчивость на протяжении десятилетий доказанной промышленной производительности. Тем не менее, достижение правильного баланса между этими термопластиками повышает оба за счет использования дополнительных преимуществ в контексте. Укажите свои цели, оцените компромиссы и упростите решения, сопоставив предполагаемое использование с идеальными свойствами, которые каждый из этих классических материалов обеспечивает.