PLA vs. ABS-filamenter til 3D-udskrivning: Hvad er forskellen?

FDM, eller Fused Deposition Modeling, er en 3D-printteknik, der med succes er gået over fra det kommercielle til forbrugernes 3D-printerum. De fleste FDM 3D-printere til hjemmet kan smelte og ekstrudere en lang række termoplastiske polymerer til funktionelle og kosmetiske dele. Et stort flertal af 3D-printentusiaster sværger dog til PLA- og ABS-polymerer, som sælges i praktiske filamentspoler.

Men hvad gør disse 3D-printfilamenter populære, og hvilken af ​​disse er det rigtige valg for dig?

At besvare dette nuancerede spørgsmål involverer forståelse af disse materialers fysiske egenskaber, og hvordan de relaterer til de 3D-printede dele. Lad os afmystificere disse populære filamenter for at finde ud af, hvilken der passer bedst til dine 3D-udskrivningsbehov.

Hvad er ABS, og hvorfor er det svært at udskrive?

ABS, eller Acrylonitril Butadiene Styrene, er et af de tidligste materialer, der bruges som 3D-printfilamenter. Navnet kommer fra de tre primære kemikalier, der bruges til fremstilling af den termoplastiske polymer. Sammensætningen af ​​disse kemikalier kan varieres for at producere en række forskellige ABS-blandinger, der passer til forskellige tekniske behov.

ABS er meget udbredt i sprøjtestøbeindustrien til at fremstille almindelige forbrugerprodukter, lige fra nøglehætter og LEGO klodser til bilkomponenter og rørfittings. De lave omkostninger og let tilgængelighed af rå ABS-pellets, kombineret med fremstillingsindustriens kendskab til materialet, sikrede dets vedtagelse af den kommercielle 3D-printindustri.

Den kommercielle del er vigtig, fordi ABS har en tendens til at krympe, når materialet afkøles. Dette gør kommercielle 3D-printere udstyret med opvarmede printkamre obligatoriske for udskrivning af ABS. Vedligeholdelse af forhøjede kammertemperaturer forhindrer ABS-delene i at køle ned midt på print og deformeres på grund af deraf følgende krympning. Det er ellers svært at printe ABS pålideligt uden at lukke 3D-printeren ind i et opvarmet byggekammer.

I lang tid havde 3D-printpioneren Stratasys patentet på opvarmede og lukkede printkamre. Det efterlod forbrugernes 3D-printere ude af stand til at printe ABS. DIY 3D-printentusiaster var dog frie til at bygge printere med opvarmede byggekamre uden at blive overfaldet af Stratasys' hær af advokater. Det efterlod forbrugernes 3D-printerindustri uden levedygtige midler til at nå ud til masserne.

Ikke overraskende kom industrien til sidst med en ny filament, der kunne spille godt sammen med billige, ikke-indkapslede printere.

PLA: 3D-print med træningshjul

PLA, eller Polylactic Acid, er en "bionedbrydelig" termoplast fremstillet ved at behandle naturlige materialer såsom sukkerrør og majsstivelse. Selvom det måske ikke lever op til sine påstande om at være biologisk nedbrydeligt, gør PLA alligevel op for det med sin lette udskrivning. Mens ABS har brug for en 3D-printer udstyret med en opvarmet seng, der er i stand til at nå mindst 200 °F, er PLA perfekt printbar selv på uopvarmede byggeflader.

De fleste PLA-filamenter kræver dysetemperatur så lav som 350 °F, men ABS har brug for mindst 450 °F for ensartet filamentflow og stærk mellemlagsadhæsion. De lavere printtemperaturer styrker kun PLAs iboende vridningsfri karakter, hvilket gør det nemt at printe store PLA-dele uden vridning og delaminering. Dette gør det muligt at printe materialet uden indkapsling, takket være dets medfødte modstand mod lufttræk og temperatursvingninger. Udskrivning af store ABS-dele medfører dog risiko for vridning og delaminering, selv i lukkede printere, medmindre kammertemperaturerne forbliver over 140 °F.

PLAs brugervenlighed udvider sig yderligere til dens evne til at håndtere meget stejlere udhæng end nogen anden 3D-printfilament. Dette gør det muligt for selv de billigste 3D-printere at printe udfordrende 3D-modeller uden risiko for deformation. De lavere dysetemperaturer gør det også muligt for PLA at bygge bro med lethed, hvilket reducerer afhængigheden af ​​understøtninger - og derved tillader selv helt nybegyndere at printe komplicerede 3D-modeller med relativ lethed.

PLA-filamenternes ekstremt tilgivende natur gør dem uundværlige som træningshjul for begyndere. Udskrivning med materialet skærer markant ned på frustrationen forbundet med 3D-print, hvilket opfordrer begyndere til at holde ud og lære avancerede 3D-printteknikker i deres eget tempo. I mellemtiden disse 3D-print hacks kan hjælpe med at fremskynde tingene lidt yderligere.

PLA vs. ABS: Sammenligning af fysiske egenskaber

Der er ikke sådan noget som en gratis frokost. Ordsproget gælder også i 3D-printverdenen. På trods af al dens lette printbarhed blegner PLA i forhold til ABS, når det kommer til praktiske tekniske applikationer. Til at begynde med er den væsentligt hårdere end ABS, men det gør den også meget mere skør. Slip en del trykt i PLA, og det er ret sandsynligt, at den går i stykker.

I mellemtiden udviser ABS højere bøjnings- og flydespænding, hvilket gør det meget hårdere. Dette gør det muligt for den at absorbere vibrationer og stød, såvel som forskydnings- og trækkræfter, bedre end PLA. Interessant nok opnår ABS alt dette, samtidig med at det er lettere end PLA for de samme dele, der er printet med lignende volumetrisk tæthed. Dette gør ABS til det foretrukne filament til tekniske applikationer, hvor styrke og holdbarhed er altafgørende.

Mens de højere udskrivningstemperaturer, der kræves af ABS, gør det sværere at udskrive, giver det også overlegen temperaturbestandighed. Dele trykt i PLA-filamentet forvrænges, når de udsættes for varme over 120 °F, hvorimod ABS-dele kan modstå 200 °F, før de mister deres strukturelle integritet. Dette gør ABS uundværligt til funktionelle dele, der bruges i bilinteriør og motorrum. De fleste 3D-printerdele udskrives også ved hjælp af ABS, især når de er installeret i nærheden af ​​varmekilder.

Men den største ulempe ved at bruge PLA til ethvert funktionelt formål er dens uhyggelige tendens til at krybe. Det refererer til den plastiske deformation af PLA under konstante tryk- og trækbelastninger. Spænd en skrue ind i en PLA-del, og trykkraften vil få materialet til at smadre over tid. Som et resultat bliver du nødt til at efterspænde skruen med jævne mellemrum, indtil delen til sidst fejler. Det samme fænomen får også bærende PLA-dele til at falde gradvist over tid. Dette begrænser materialet til kosmetiske komponenter og gør det til et dårligt valg til funktionelle og tekniske applikationer.

Hvorfor er ABS stadig relevant i 3D-print?

Selvom traditionel ABS kan være udfordrende at udskrive, udskriver mange varianter af ABS-blandinger, der er nemme at udskrive (såsom eSuns ABS+) med succes, selv i billige printere indesluttet i simple papkasser. Har du brug for mere stivhed i dine dele? Kulfiberforstærkede ABS-filamenter giver ikke kun bedre stivhed og trækstyrke, men de reducerer også vridning betydeligt og forbedrer printbarheden. I mellemtiden forbedrer glasfiberforstærkede ABS-filamenter stivhed og printbarhed uden at ofre sejheden.

Mens både PLA og ABS kan tage maling med lethed, er sidstnævnte bedre til avanceret efterbehandling. ABS kan slibes lettere end PLA til at begynde med, hvilket gør overfladen nemmere at klargøre til grunding og maling. Men tilbøjeligheden af ​​ABS til at opløses i acetone tilføjer en helt ny dimension til efterbehandlingsteknikker. Sammenføjning af ABS-dele er en leg med acetonesvejsning, som blot involverer at udsætte parrende overflader for acetone. Acetonedampudjævningsteknik er en ret enkel og tilgængelig metode til fuldstændigt at fjerne laglinjer fra ABS-dele for at opnå en glat finish.

ABS er også temmelig modstandsdygtig over for fugtabsorption, er normalt den billigste filamentmulighed, og det gør alt det, mens det bevarer evnen til at blive printet ekstremt hurtigt. Faktisk er Voron-serien af ​​CoreXY-printere (du kan lære mere i vores Voron begynderguide) er relativt billige lukkede maskiner, der er specielt designet til at udskrive ABS ved ekstremt høje hastigheder. For at sætte dette i perspektiv, kan Voron 0.1-printeren, vi byggede for nylig, udskrive ABS ved iøjnefaldende hastigheder på 200 mm/s, mens den bibeholder fremragende udskriftskvalitet.

PLA vs. ABS: Hvilken skal du vælge?

Selvom PLA viser sammenlignelige niveauer af fugtbestandighed, omkostningseffektivitet og udskrivningshastighed, er den stadig ikke egnet til tekniske applikationer. Det er dog stadig betydeligt sikrere end ABS, som har en tendens til at afgasse skadelige VOC'er (flygtige organiske forbindelser) under udskrivning.

Som sådan er PLA uundværlig for begyndere, for hurtigt at lære rebene ved 3D-print uden megen frustration. Det er også en levedygtig mulighed for ikke-indkapslede printere og for dem, der kun udskriver kosmetiske dele. Men når du først har skåret dine tænder på PLA, er det værd at udforske mellemfilamenter såsom PETG der nemt udskriver på ikke-indkapslede printere, mens de tilbyder bedre styrke og varmebestandighed sammenlignet med PLA.

Sådan reducerer du din energiregning for 3D-print markant

Læs Næste

Om forfatteren