PLA vs. ABS-filamenter for 3D-utskrift: Hva er forskjellen?

FDM, eller Fused Deposition Modeling, er en 3D-utskriftsteknikk som har gått over fra kommersiell til forbruker 3D-utskrift. De fleste hjemme-FDM 3D-skrivere kan smelte og ekstrudere et bredt utvalg av termoplastiske polymerer til funksjonelle og kosmetiske deler. Imidlertid sverger et stort flertall av 3D-utskriftsentusiaster til PLA- og ABS-polymerer, som selges i praktiske filamentspoler.

Men hva gjør disse 3D-utskriftsfilamentene populære, og hvilken av disse er det riktige valget for deg?

Å svare på dette nyanserte spørsmålet innebærer å forstå de fysiske egenskapene til disse materialene og hvordan de forholder seg til de 3D-trykte delene. La oss avmystifisere disse populære filamentene for å finne ut hvilken som passer best til dine 3D-utskriftsbehov.

Hva er ABS, og hvorfor er det vanskelig å skrive ut?

ABS, eller Acrylonitril Butadiene Styrene, er et av de tidligste materialene som brukes som 3D-utskriftsfilamenter. Navnet kommer fra de tre primærkjemikaliene som brukes i fremstillingen av den termoplastiske polymeren. Sammensetningen av disse kjemikaliene kan varieres for å produsere en rekke ABS-blandinger for å dekke ulike tekniske behov.

ABS er mye brukt i sprøytestøpingsindustrien for å lage vanlige forbrukerprodukter, alt fra nøkkelhetter og LEGO-klosser til bilkomponenter og rørdeler. Den lave kostnaden og tilgjengeligheten av rå ABS-pellets, kombinert med produksjonsindustriens kjennskap til materialet, sikret at det ble tatt i bruk av den kommersielle 3D-utskriftsindustrien.

Den kommersielle delen er viktig fordi ABS har en tendens til å krympe når materialet kjøles ned. Dette gjør kommersielle 3D-skrivere utstyrt med oppvarmede utskriftskamre obligatoriske for utskrift av ABS. Opprettholdelse av høye kammertemperaturer forhindrer at ABS-delene kjøles ned midt på trykk og deformeres på grunn av påfølgende krymping. Det er ellers vanskelig å skrive ut ABS pålitelig uten å lukke 3D-printeren i et oppvarmet byggekammer.

I lang tid hadde 3D-utskriftspioneren Stratasys patentet på oppvarmede og lukkede utskriftskamre. Det gjorde at 3D-skrivere for forbrukere ikke var i stand til å skrive ut ABS. DIY 3D-utskriftsentusiaster stod imidlertid fritt til å bygge skrivere med oppvarmede byggekamre uten å bli overfalt av Stratasys' hær av advokater. Det gjorde at 3D-utskriftsindustrien for forbrukere ikke hadde noen levedyktige midler for å nå massene.

Ikke overraskende kom industrien til slutt opp med en ny filament som kunne spille godt med billige, ulukkede skrivere.

PLA: 3D-utskrift med treningshjul

PLA, eller Polylactic Acid, er en "biologisk nedbrytbar" termoplast produsert ved å behandle naturlige materialer som sukkerrør og maisstivelse. Selv om det kan komme til kort påstandene om å være biologisk nedbrytbart, veier PLA likevel opp for det med sin enkle utskrift. Mens ABS trenger en 3D-skriver utstyrt med en oppvarmet seng som kan nå minst 200 °F, er PLA perfekt utskrivbar selv på uoppvarmede byggeflater.

De fleste PLA-filamenter krever dysetemperatur så lav som 350 °F, men ABS trenger minst 450 °F for jevn filamentflyt og sterk adhesjon mellom lag. De lavere utskriftstemperaturene forsterker bare PLAs iboende deformeringsfrie natur, noe som gjør det enkelt å skrive ut store PLA-deler uten vridning og delaminering. Dette gjør at materialet kan skrives ut uten innkapsling, takket være dets medfødte motstand mot lufttrekk og temperatursvingninger. Utskrift av store ABS-deler medfører imidlertid risiko for vridning og delaminering selv i lukkede skrivere med mindre kammertemperaturene holder seg over 140 °F.

PLAs brukervennlighet strekker seg ytterligere til dens evne til å håndtere mye brattere overheng enn noe annet 3D-utskriftsfilament. Dette gjør at selv de billigste 3D-skriverne kan skrive ut utfordrende 3D-modeller uten risiko for deformasjon. De lavere dysetemperaturene gjør det også enkelt for PLA å bygge bro, noe som reduserer avhengigheten av støtter – og dermed lar selv nybegynnere skrive ut kompliserte 3D-modeller relativt enkelt.

Den ekstremt tilgivende naturen til PLA-filamenter gjør dem uunnværlige som treningshjul for nybegynnere. Utskrift med materialet kutter betydelig ned på frustrasjonen knyttet til 3D-utskrift, noe som oppmuntrer nybegynnere til å holde ut og lære avanserte 3D-utskriftsteknikker i sitt eget tempo. I mellomtiden disse 3D-printing hacks kan hjelpe til med å få farten litt mer.

PLA vs. ABS: Sammenligning av fysiske egenskaper

Det finnes ikke noe som heter gratis lunsj. Ordtaket gjelder også i 3D-utskriftsverdenen. For all den enkle utskriftsvennligheten blekner PLA sammenlignet med ABS når det kommer til praktiske tekniske applikasjoner. Til å begynne med er den betydelig hardere enn ABS, men det gjør den også mye mer sprø. Slipp en del trykt i PLA, og det er ganske sannsynlig at den knuses i stykker.

I mellomtiden viser ABS høyere bøye- og flytestyrke, noe som gjør det mye tøffere. Dette gjør at den kan absorbere vibrasjoner og støt, samt skjær- og strekkkrefter, bedre enn PLA. Interessant nok oppnår ABS alt dette samtidig som det er lettere enn PLA for de samme delene som er skrevet ut med lignende volumetrisk tetthet. Dette gjør ABS til det foretrukne glødetråden for ingeniørapplikasjoner hvor styrke og holdbarhet er avgjørende.

Mens de høyere utskriftstemperaturene som kreves av ABS gjør det vanskeligere å skrive ut, gir det også overlegen temperaturmotstand. Deler som er trykt i PLA-filamentet forvrenges når de utsettes for varme over 120 °F, mens ABS-deler tåler 200 °F før de mister sin strukturelle integritet. Dette gjør ABS uunnværlig for funksjonelle deler som brukes i bilinteriør og motorrom. De fleste 3D-printerdeler skrives også ut med ABS, spesielt når de er utplassert i nærheten av varmekilder.

Den største ulempen ved å bruke PLA til ethvert funksjonelt formål er imidlertid dens uhyggelige tendens til å krype. Det refererer til plastisk deformasjon av PLA under konstante trykk- og strekkbelastninger. Trekk til en skrue i en PLA-del, og trykkkraften vil få materialet til å knuses over tid. Som et resultat må du stramme skruen på nytt med jevne mellomrom til delen til slutt svikter. Det samme fenomenet fører også til at bærende PLA-deler gradvis faller ned over tid. Dette begrenser materialet til kosmetiske komponenter, og gjør det til et dårlig valg for funksjonelle og tekniske applikasjoner.

Hvorfor er ABS fortsatt relevant i 3D-utskrift?

Selv om tradisjonell ABS kan være utfordrende å skrive ut, skriver mange varianter av ABS-blandinger som er enkle å skrive ut (som eSuns ABS+) ut med suksess selv i billige skrivere innelukket i enkle pappesker. Trenger du mer stivhet i delene dine? Karbonfiberforsterkede ABS-filamenter gir ikke bare bedre stivhet og strekkstyrke, men de reduserer også vridning betydelig og forbedrer trykkbarheten. I mellomtiden forbedrer glassfiberforsterkede ABS-filamenter stivhet og trykkbarhet uten å ofre seighet.

Mens både PLA og ABS kan ta maling med letthet, er sistnevnte bedre for avansert etterbehandling. ABS kan pusses lettere enn PLA til å begynne med, noe som gjør overflaten lettere å klargjøre for grunning og maling. Tilbøyeligheten til ABS til å løse seg opp i aceton gir imidlertid en helt ny dimensjon til etterbehandlingsteknikker. Sammenføyning av ABS-deler er en lek med acetonsveising, som ganske enkelt innebærer å utsette parrende overflater for aceton. Acetondamputjevningsteknikk er en ganske enkel og tilgjengelig metode for å fullstendig fjerne laglinjer fra ABS-deler for å oppnå en jevn finish.

ABS er også ganske motstandsdyktig mot fuktighetsabsorpsjon, er vanligvis det billigste filamentalternativet, og det gjør alt samtidig som det beholder evnen til å skrives ut ekstremt raskt. Faktisk Voron-serien med CoreXY-skrivere (du kan lære mer i vår Voron nybegynnerguide) er relativt billige lukkede maskiner som er spesielt utviklet for å skrive ut ABS i ekstremt høye hastigheter. For å sette dette i perspektiv, kan Voron 0.1-skriveren vi nylig bygde skrive ut ABS med iøynefallende hastigheter på 200 mm/s samtidig som den opprettholder utmerket utskriftskvalitet.

PLA vs. ABS: Hvilken bør du velge?

Selv om PLA viser sammenlignbare nivåer av fuktmotstand, kostnadseffektivitet og utskriftshastighet, er den fortsatt ikke egnet for tekniske applikasjoner. Imidlertid er det fortsatt betydelig tryggere enn ABS, som har en tendens til å avgi skadelige VOC (flyktige organiske forbindelser) under utskrift.

Som sådan er PLA uunnværlig for nybegynnere for raskt å lære seg 3D-utskrift uten mye frustrasjon. Det er også et levedyktig alternativ for ulukkede skrivere og for de som bare skriver ut kosmetiske deler. Men når du har kuttet tennene på PLA, er det verdt å utforske mellomliggende filamenter som PETG som enkelt skriver ut på ulukkede skrivere samtidig som de gir bedre styrke og varmebestandighet sammenlignet med PLA.

Hvordan redusere energiregningen for 3D-utskrift betydelig

Les Neste

Om forfatteren