PLA vs. ABS pavedieni 3D drukāšanai: kāda ir atšķirība?

FDM jeb Fused Deposition Modeling ir 3D drukas tehnika, kas ir veiksmīgi pārgājusi no komerciālās uz patērētāju 3D drukāšanas telpu. Lielākā daļa mājas FDM 3D printeru var izkausēt un izspiest dažādus termoplastiskus polimērus funkcionālās un kosmētiskās daļās. Tomēr lielākā daļa 3D drukāšanas entuziastu zvēr pie PLA un ABS polimēriem, kas tiek pārdoti ērtās kvēldiega spolēs.

Bet kas padara šos 3D drukas pavedienus populārus, un kurš no tiem ir jums piemērotākais?

Atbildot uz šo niansēto jautājumu, ir jāsaprot šo materiālu fizikālās īpašības un kā tās ir saistītas ar 3D drukātajām daļām. Noskaidrosim šos populāros pavedienus, lai noskaidrotu, kurš no tiem vislabāk atbilst jūsu 3D drukāšanas vajadzībām.

Kas ir ABS un kāpēc to ir grūti drukāt?

ABS jeb akrilnitrila butadiēna stirēns ir viens no agrākajiem materiāliem, ko izmantoja kā 3D drukas pavedienus. Nosaukums cēlies no trim primārajām ķīmiskajām vielām, ko izmanto termoplastiskā polimēra ražošanā. Šo ķīmisko vielu sastāvu var mainīt, lai iegūtu dažādus ABS maisījumus, kas atbilst dažādām inženiertehniskajām vajadzībām.

ABS tiek plaši izmantots iesmidzināšanas liešanas nozarē, lai izgatavotu parastus patēriņa produktus, sākot no taustiņu vāciņiem un LEGO klucīšiem līdz automašīnu detaļām un cauruļu veidgabaliem. Neapstrādātu ABS granulu zemās izmaksas un ērtā pieejamība, kā arī ražošanas nozares zināšanas par materiālu nodrošināja to pārņemšanu komerciālajā 3D drukas nozarē.

Komerciālā daļa ir svarīga, jo ABS ir tendence sarukt, materiālam atdziestot. Tādējādi ABS drukāšanai obligāti jābūt komerciāliem 3D printeriem, kas aprīkoti ar apsildāmām drukas kamerām. Paaugstinātas kameras temperatūras uzturēšana neļauj ABS daļām atdzist nospieduma vidū un deformēties sekojošās saraušanās dēļ. Citādi ir grūti uzticami drukāt ABS, neieslēdzot 3D printeri apsildāmā konstrukcijas kamerā.

Ilgu laiku 3D drukāšanas pionierim Stratasys piederēja apsildāmu un slēgtu drukas kameru patents. Līdz ar to patērētāju 3D printeri nespēja drukāt ABS. Tomēr 3D drukāšanas cienītāji varēja brīvi būvēt printerus ar apsildāmām konstrukcijas kamerām, nepakļaujoties Stratasys juristu armijai. Tas atstāja patērētāju 3D drukas industriju bez dzīvotspējīgiem līdzekļiem, lai sasniegtu masu.

Nav pārsteidzoši, ka nozare galu galā nāca klajā ar jaunu kvēldiegu, kas varētu labi darboties ar lētiem, neierobežotiem printeriem.

PLA: 3D drukāšana ar treniņu riteņiem

PLA jeb polilaktiskā skābe ir “bioloģiski noārdāma” termoplastiska viela, ko ražo, apstrādājot dabiskus materiālus, piemēram, cukurniedru un kukurūzas cieti. Lai gan tas varētu neatbilst apgalvojumiem, ka tas ir bioloģiski noārdāms, PLA tomēr to kompensē ar savu vieglo drukāšanu. Lai gan ABS ir nepieciešams 3D printeris, kas aprīkots ar apsildāmu gultni, kas spēj sasniegt vismaz 200 ° F, PLA ir lieliski drukājama pat uz neapsildāmām konstrukcijas virsmām.

Lielākajai daļai PLA pavedienu sprauslas temperatūra ir nepieciešama līdz 350 ° F, bet ABS ir nepieciešama vismaz 450 ° F, lai nodrošinātu konsekventu kvēldiega plūsmu un spēcīgu starpslāņu saķeri. Zemākas drukāšanas temperatūras tikai pastiprina PLA raksturīgo dabu bez deformācijām, atvieglojot lielu PLA daļu drukāšanu bez deformācijas un atslāņošanās. Tas ļauj drukāt materiālu bez korpusa, pateicoties tā iedzimtajai izturībai pret gaisa caurvēju un temperatūras svārstībām. Tomēr, drukājot lielas ABS daļas, pastāv deformācijas un atslāņošanās risks pat slēgtos printeros, ja vien kameras temperatūra nepaliek virs 140 °F.

PLA lietošanas vienkāršība vēl vairāk paplašina tā spēju tikt galā ar daudz stāvākām pārkarēm nekā jebkurš cits 3D drukas pavediens. Tas ļauj pat lētākajiem 3D printeriem drukāt sarežģītus 3D modeļus bez deformācijas riska. Zemāka sprauslu temperatūra arī ļauj PLA viegli izveidot tiltu, kas samazina atkarību no balstiem, tādējādi ļaujot pat iesācējiem salīdzinoši viegli drukāt sarežģītus 3D modeļus.

PLA kvēldiegu ārkārtīgi piedodošais raksturs padara tos par neaizstājamiem treniņriteņiem iesācējiem. Drukāšana ar materiālu ievērojami samazina neapmierinātību, kas saistīta ar 3D drukāšanu, kas mudina iesācējus neatlaidīgi un apgūt progresīvas 3D drukāšanas metodes savā tempā. Tikmēr šie 3D drukāšanas uzlauzumi varētu vēl vairāk paātrināt darbību.

PLA vs. ABS: fizisko īpašību salīdzināšana

Nav tādas lietas kā bezmaksas pusdienas. Šis sakāmvārds ir spēkā arī 3D drukāšanas pasaulē. Pateicoties visai vienkāršai drukājamībai, PLA nobāl salīdzinājumā ar ABS, kad runa ir par praktiskiem inženiertehniskiem lietojumiem. Iesācējiem tas ir ievērojami cietāks par ABS, taču tas arī padara to daudz trauslāku. Nometiet daļu, kas drukāta ar PLA, un, visticamāk, tā sadalīsies gabalos.

Tikmēr ABS ir augstāka lieces un tecēšanas izturība, kas padara to daudz stingrāku. Tas ļauj tam labāk absorbēt vibrācijas un triecienus, kā arī bīdes un stiepes spēkus nekā PLA. Interesanti, ka ABS to visu panāk, vienlaikus ir vieglāks par PLA tām pašām daļām, kas drukātas ar līdzīgu tilpuma blīvumu. Tas padara ABS par izvēlētu kvēldiegu inženiertehniskajiem lietojumiem, kur izturība un izturība ir vissvarīgākā.

Lai gan augstāka drukāšanas temperatūra, kas nepieciešama ABS, apgrūtina drukāšanu, tā arī nodrošina izcilu temperatūras izturību. PLA kvēldiega iespiestās daļas deformējas, ja tās tiek pakļautas karstumam, kas pārsniedz 120 °F, savukārt ABS daļas var izturēt 200 °F, pirms zaudē strukturālo integritāti. Tas padara ABS neaizstājamu funkcionālajām daļām, ko izmanto automašīnu salonos un dzinēja nodalījumos. Lielākā daļa 3D printera detaļu arī tiek drukātas, izmantojot ABS, it īpaši, ja tās tiek izvietotas siltuma avotu tuvumā.

Tomēr lielākais mīnuss, lietojot PLA jebkuram funkcionālam mērķim, ir tā neparastā tendence šļūkt. Tas attiecas uz PLA plastisko deformāciju pastāvīgās spiedes un stiepes slodzēs. Pievelciet skrūvi PLA daļā, un spiedes spēks laika gaitā izraisīs materiāla sabrukšanu. Tā rezultātā jums būs regulāri jāpievelk skrūve, līdz daļa galu galā sabojājas. Šī pati parādība laika gaitā arī izraisa pakāpenisku nesošo PLA daļu noslīdēšanu. Tas ierobežo materiālu līdz kosmētikas komponentiem un padara to par sliktu izvēli funkcionāliem un inženiertehniskiem lietojumiem.

Kāpēc ABS joprojām ir būtisks 3D drukāšanā?

Lai gan tradicionālo ABS drukāšana var būt sarežģīta, daudzas viegli drukājamas ABS maisījumu variācijas (piemēram, eSun's ABS+) drukā veiksmīgi pat lētos printeros, kas ievietoti vienkāršās kartona kastēs. Vai jūsu daļām ir nepieciešams vairāk stingrības? Ar oglekļa šķiedru pastiprināti ABS pavedieni ne tikai nodrošina labāku stingrību un stiepes izturību, bet arī ievērojami samazina deformāciju un uzlabo apdrukājamību. Tikmēr stikla šķiedras pastiprinātie ABS pavedieni uzlabo stingrību un apdrukājamību, nezaudējot izturību.

Lai gan gan PLA, gan ABS var viegli uzņemt krāsu, pēdējais ir labāks uzlabotai pēcapstrādei. ABS var vieglāk noslīpēt nekā PLA iesācējiem, kas padara virsmu vieglāk sagatavojamu gruntēšanai un krāsošanai. Tomēr ABS tieksme izšķīst acetonā pievieno pilnīgi jaunu dimensiju pēcapstrādes metodēm. ABS detaļu savienošana ir vienkārša, izmantojot acetona metināšanu, kas vienkārši ietver savienojošo virsmu pakļaušanu acetona iedarbībai. Acetona tvaiku izlīdzināšanas tehnika ir diezgan vienkārša un pieejama metode, lai pilnībā noņemtu slāņa līnijas no ABS detaļām, lai iegūtu gludu apdari.

ABS ir arī diezgan izturīgs pret mitruma uzsūkšanos, parasti ir lētākais kvēldiega variants, un tas to visu dara, vienlaikus saglabājot iespēju drukāt ārkārtīgi ātri. Faktiski Voron CoreXY printeru klāsts (vairāk varat uzzināt mūsu Voron rokasgrāmata iesācējiem) ir salīdzinoši lētas slēgtas iekārtas, kas ir īpaši paredzētas ABS drukāšanai ārkārtīgi lielā ātrumā. Lai to aplūkotu perspektīvā, nesen uzbūvētais Voron 0.1 printeris var drukāt ABS ar pārsteidzošu ātrumu 200 mm/s, vienlaikus saglabājot izcilu drukas kvalitāti.

PLA vs. ABS: kuru izvēlēties?

Lai gan PLA uzrāda salīdzināmus mitruma izturības, rentabilitātes un drukāšanas ātruma līmeņus, tas joprojām nav piemērots inženiertehniskiem lietojumiem. Tomēr tas joprojām ir ievērojami drošāks par ABS, kas drukāšanas laikā mēdz izdalīt kaitīgos GOS (gaistošos organiskos savienojumus).

Tādējādi PLA ir neaizstājams iesācējiem, lai ātri apgūtu 3D drukāšanu bez īpašas vilšanās. Tas ir arī dzīvotspējīgs risinājums neieslēgtiem printeriem un tiem, kas drukā tikai kosmētikas daļas. Tomēr, kad esat nogriezis zobus uz PLA, ir vērts izpētīt starpposma pavedienus, piemēram, PETG kas viegli drukā uz neieslēgtiem printeriem, vienlaikus piedāvājot labāku izturību un karstumizturību salīdzinājumā ar PLA.

Kā ievērojami samazināt 3D drukāšanas enerģijas rēķinu

Lasiet Tālāk

Par autoru