PLA vs. ABS-kiud 3D-printimiseks: mis vahe on?

FDM ehk Fused Deposition Modeling on 3D-printimise tehnika, mis on edukalt üle läinud kaubanduslikust 3D-printimise ruumist tarbijatele. Enamik kodus kasutatavaid FDM 3D-printereid suudab sulatada ja ekstrudeerida mitmesuguseid termoplastseid polümeere funktsionaalseteks ja kosmeetilisteks osadeks. Valdav enamus 3D-printimise entusiastidest vannub aga PLA- ja ABS-polümeeride poolt, mida müüakse mugavates filamentpoolides.

Kuid mis teeb need 3D-printimiskiud populaarseks ja milline neist on teie jaoks õige valik?

Sellele nüansirikkale küsimusele vastamine hõlmab nende materjalide füüsikaliste omaduste mõistmist ja nende seost 3D-prinditud osadega. Demüstifitseerime need populaarsed filamendid, et välja selgitada, milline neist sobib kõige paremini teie 3D-printimise vajadustega.

Mis on ABS ja miks on seda raske printida?

ABS ehk akrüülnitriilbutadieenstüreen on üks varasemaid materjale, mida kasutati 3D-printimise filamentidena. Nimetus tuleneb kolmest termoplastse polümeeri valmistamisel kasutatud peamisest kemikaalist. Nende koostisosade kemikaalide koostist saab muuta, et toota erinevaid ABS-i segusid, mis vastavad erinevatele insenerivajadustele.

ABS-i kasutatakse laialdaselt survevalutööstuses tavaliste tarbekaupade tootmiseks, alates võtmekatetest ja LEGO klotsidest kuni autokomponentide ja toruliitmikeni. Toores ABS-graanulite odavus ja lihtne kättesaadavus koos töötleva tööstuse materjali tundmisega tagasid selle kasutuselevõtu kaubanduslikus 3D-trükitööstuses.

Kaubanduslik osa on oluline, kuna ABS-il on kalduvus materjali jahtumisel kokku tõmbuda. See muudab kaubanduslikud 3D-printerid, mis on varustatud soojendusega prindikambritega, ABS-i printimiseks kohustuslikud. Kambri kõrgendatud temperatuuride hoidmine takistab ABS-osade jahtumist trüki keskel ja deformeerumist järgneva kokkutõmbumise tõttu. ABS-i on muidu raske usaldusväärselt printida ilma 3D-printerit soojendatavasse kambrisse sulgemata.

3D-printimise pioneer Stratasys omas pikka aega kuumutatud ja suletud prindikambrite patenti. See jättis tarbijatele mõeldud 3D-printeritele ABS-i printimise võimatuks. DIY 3D-printimise entusiastid said aga vabalt ehitada soojendusega ehituskambriga printereid, ilma et Stratasyse juristide armee neid varitseks. See jättis tarbijatele mõeldud 3D-printimise tööstuse elujõuliste vahenditeta massideni jõudmiseks.

Pole üllatav, et tööstus tuli lõpuks välja uue hõõgniidiga, mis sobiks hästi odavate, sulgemata printeritega.

PLA: 3D-printimine treeningratastega

PLA ehk polülakthape on "biolagunev" termoplast, mida toodetakse looduslike materjalide, nagu suhkruroo ja maisitärklis, töötlemisel. Kuigi see ei pruugi vastata väidetavale biolagunevusele, korvab PLA selle oma hõlpsa printimisega. Kui ABS vajab 3D-printerit, mis on varustatud soojendusega, mis suudab saavutada vähemalt 200 °F, siis PLA on suurepäraselt prinditav isegi soojendamata ehituspindadel.

Enamiku PLA filamentide jaoks on düüside temperatuur nii madal kui 350 °F, kuid ABS vajab ühtlase hõõgniidi voolu ja tugeva kihtidevahelise adhesiooni tagamiseks vähemalt 450 °F. Madalamad printimistemperatuurid ainult tugevdavad PLA loomupärast deformatsioonivaba olemust, muutes suurte PLA osade printimise hõlpsaks ilma kõverdumise ja kihistumiseta. Tänu oma loomulikule vastupidavusele õhutõmbusele ja temperatuurikõikumistele võimaldab see materjali trükkida ilma korpuseta. Suurte ABS-detailide printimisel on aga väändumise ja kihistumise oht isegi suletud printerites, välja arvatud juhul, kui kambri temperatuur on üle 140 °F.

PLA kasutuslihtsus laieneb veelgi selle võimele toime tulla palju järsemate üleulatustega kui mis tahes muu 3D-printimise hõõgniit. See võimaldab isegi kõige odavamatel 3D-printeritel printida keerukaid 3D-mudeleid ilma deformatsiooniriskita. Madalamad düüside temperatuurid võimaldavad ka PLA-l hõlpsasti silda saada, mis vähendab sõltuvust tugedest, võimaldades seeläbi isegi algajatel keerulisi 3D-mudeleid suhteliselt lihtsalt printida.

PLA filamentide äärmiselt andestav iseloom muudab need asendamatuks treeningratastena algajatele. Materjaliga printimine vähendab märkimisväärselt 3D-printimisega seotud frustratsiooni, mis julgustab algajaid püsima ja õppima edasijõudnuid 3D-printimise tehnikaid omas tempos. Vahepeal need 3D-printimise häkid võib aidata asju veelgi kiirendada.

PLA vs. ABS: füüsikaliste omaduste võrdlemine

Sellist asja nagu tasuta lõunasöök pole olemas. Vanasõna kehtib ka 3D-printimise maailmas. Kogu oma prinditavuse lihtsuse tõttu kahvatub PLA ABS-iga võrreldes praktiliste insenerirakenduste osas. Alustuseks on see oluliselt kõvem kui ABS, kuid see muudab selle ka palju rabedamaks. Laske PLA-ga trükitud osa maha ja see puruneb suure tõenäosusega tükkideks.

Samal ajal on ABS-il suurem painde- ja voolavuspiir, mis muudab selle palju karmimaks. See võimaldab tal paremini neelata vibratsiooni ja lööke, aga ka nihke- ja tõmbejõude kui PLA. Huvitav on see, et ABS saavutab selle kõik, olles samal ajal sarnase mahutihedusega trükitud samade osade puhul kergem kui PLA. See teeb ABS-i hõõgniidist valitud insenerirakendustes, kus tugevus ja vastupidavus on ülimalt tähtsad.

Kuigi ABS-i nõutavad kõrgemad printimistemperatuurid muudavad printimise raskemaks, tagab see ka suurepärase temperatuurikindluse. PLA-hõõgniidile trükitud osad moonduvad, kui need puutuvad kokku kuumusega üle 120 °F, samas kui ABS-osad taluvad 200 °F, enne kui kaotavad oma struktuurse terviklikkuse. See muudab ABS asendamatuks funktsionaalsete osade jaoks, mida kasutatakse autode salongides ja mootoriruumides. Enamik 3D-printeri osi prinditakse ka ABS-i abil, eriti kui need on paigutatud soojusallikate lähedusse.

Suurim negatiivne külg PLA kasutamisel mis tahes funktsionaalsel eesmärgil on aga selle kummaline kalduvus hiilida. See viitab PLA plastilisele deformatsioonile pideva surve- ja tõmbekoormuse korral. Pingutage kruvi PLA-osa sisse ja survejõud põhjustab materjali aja jooksul pudenemise. Selle tulemusena peate kruvi regulaarselt uuesti pingutama, kuni osa lõpuks ebaõnnestub. Sama nähtus põhjustab ka kandvate PLA osade järk-järgulist longumist aja jooksul. See piirab materjali kosmeetiliste komponentidega ja muudab selle funktsionaalseteks ja tehnilisteks rakendusteks halvaks valikuks.

Miks on ABS 3D-printimisel endiselt asjakohane?

Kuigi traditsioonilise ABS-i printimine võib olla keeruline, prindivad paljud lihtsalt prinditavad ABS-segude variandid (nt eSuni ABS+) edukalt isegi odavates printerites, mis on suletud lihtsatesse pappkarpidesse. Kas vajate oma osadele rohkem jäikust? Süsinikkiust tugevdatud ABS-kiud ei paku mitte ainult paremat jäikust ja tõmbetugevust, vaid vähendavad oluliselt ka kõverdumist ja parandavad prinditavust. Samal ajal parandavad klaaskiuga tugevdatud ABS-kiud jäikust ja prinditavust, ilma et see tugevust ohverdaks.

Kuigi nii PLA kui ka ABS võtavad värvi kergesti vastu, on viimane parem täiustatud järeltöötluseks. Alustuseks mõeldud ABS-i saab lihvida lihtsamini kui PLA-d, mis muudab pinna ettevalmistamise kruntimiseks ja värvimiseks lihtsamaks. ABS-i kalduvus atsetoonis lahustuda annab aga järeltöötlustehnikatele täiesti uue mõõtme. ABS-osade ühendamine on imelihtne atsetooniga keevitamisel, mis hõlmab lihtsalt ühenduspindade kokkupuudet atsetooniga. Atsetooni auruga silumistehnika on üsna lihtne ja ligipääsetav meetod kihijoonte täielikuks eemaldamiseks ABS-osadelt, et saavutada sile viimistlus.

ABS on ka üsna vastupidav niiskuse neeldumisele, on tavaliselt odavaim hõõgniit ja teeb seda kõike, säilitades samal ajal ülikiire printimisvõime. Tegelikult on Voroni CoreXY printerite valik (lisateavet leiate meie lehelt Voron algaja juhend) on suhteliselt odavad suletud masinad, mis on spetsiaalselt loodud ABS-i printimiseks ülikiiretel kiirustel. Selle perspektiivi silmas pidades suudab meie hiljuti ehitatud Voron 0.1 printer printida ABS-i silmatorkava kiirusega 200 mm/s, säilitades samas suurepärase prindikvaliteeti.

PLA vs. ABS: kumba peaksite valima?

Kuigi PLA-l on võrreldav niiskuskindlus, kulutõhusus ja printimiskiirus, ei sobi see siiski insenerirakenduste jaoks. Siiski on see siiski oluliselt ohutum kui ABS, mis kipub printimise ajal kahjulikke LOÜ-sid (lenduvaid orgaanilisi ühendeid) välja eralduma.

Sellisena on PLA algajatele asendamatu, et kiiresti ilma suurema frustratsioonita 3D-printimise nöörid selgeks õppida. See on elujõuline valik ka sulgemata printeritele ja neile, kes prindivad ainult kosmeetilisi osi. Kuid kui olete hambad PLA-le lõiganud, tasub uurida vahepealseid filamente nagu PETG mis prindivad kergesti katmata printeritele, pakkudes samal ajal paremat tugevust ja kuumakindlust võrreldes PLA.

Kuidas 3D-printimise energiaarvet oluliselt vähendada

Loe edasi

Autori kohta