PLA vs. ABS-filament för 3D-utskrift: Vad är skillnaden?

FDM, eller Fused Deposition Modeling, är en 3D-utskriftsteknik som framgångsrikt har övergått från det kommersiella 3D-utskriftsutrymmet till konsumentområdet. De flesta FDM 3D-skrivare för hemmet kan smälta och extrudera en mängd olika termoplastiska polymerer till funktionella och kosmetiska delar. Men en stor majoritet av 3D-utskriftsentusiaster svär till PLA- och ABS-polymerer, som säljs i bekväma filamentspolar.

Men vad gör dessa 3D-utskriftsfilament populära, och vilken av dessa är rätt val för dig?

Att besvara denna nyanserade fråga innebär att förstå de fysiska egenskaperna hos dessa material och hur de relaterar till de 3D-utskrivna delarna. Låt oss avmystifiera dessa populära filament för att ta reda på vilken som bäst passar dina 3D-utskriftsbehov.

Vad är ABS och varför är det svårt att skriva ut?

ABS, eller akrylonitrilbutadienstyren, är ett av de tidigaste materialen som används som 3D-utskriftsfilament. Namnet kommer från de tre primära kemikalier som används vid tillverkningen av den termoplastiska polymeren. Sammansättningen av dessa ingående kemikalier kan varieras för att producera en mängd olika ABS-blandningar för att passa olika tekniska behov.

ABS används ofta inom formsprutningsindustrin för att tillverka vanliga konsumentprodukter, allt från nyckelkapslar och LEGO-klossar till bilkomponenter och rördelar. Den låga kostnaden och lättillgängligheten av råa ABS-pellets, i kombination med tillverkningsindustrins förtrogenhet med materialet, säkerställde att det antogs av den kommersiella 3D-utskriftsindustrin.

Den kommersiella delen är viktig eftersom ABS har en tendens att krympa när materialet svalnar. Detta gör kommersiella 3D-skrivare utrustade med uppvärmda utskriftskammare obligatoriska för utskrift av ABS. Att bibehålla förhöjda kammartemperaturer förhindrar att ABS-delarna kyls ner mitt i trycket och deformeras på grund av åtföljande krympning. Det är annars svårt att skriva ut ABS tillförlitligt utan att innesluta 3D-skrivaren i en uppvärmd byggkammare.

Under lång tid hade 3D-utskriftspionjären Stratasys patentet för uppvärmda och slutna tryckkammare. Det gjorde att konsumenternas 3D-skrivare inte kunde skriva ut ABS. DIY 3D-utskriftsentusiaster var dock fria att bygga skrivare med uppvärmda byggkammare utan att bli överfallna av Stratasys armé av advokater. Det lämnade konsumenternas 3D-utskriftsindustri utan några hållbara sätt att nå ut till massorna.

Inte överraskande kom industrin så småningom med en ny filament som kunde spela bra med billiga, okapslade skrivare.

PLA: 3D-utskrift med träningshjul

PLA, eller Polylactic Acid, är en "biologiskt nedbrytbar" termoplast som tillverkas genom att bearbeta naturliga material som sockerrör och majsstärkelse. Även om det kanske inte uppfyller sina påståenden om att vara biologiskt nedbrytbart, kompenserar PLA ändå för det med sin lätthet att skriva ut. Medan ABS behöver en 3D-skrivare utrustad med en uppvärmd bädd som kan nå minst 200 °F, är PLA perfekt utskrivbar även på ouppvärmda byggytor.

De flesta PLA-filament kräver munstyckstemperatur så låg som 350 °F, men ABS behöver minst 450 °F för konsekvent filamentflöde och stark vidhäftning mellan skikten. De lägre utskriftstemperaturerna stärker bara PLA: s inneboende varpfria natur, vilket gör det enkelt att skriva ut stora PLA-delar utan skevhet och delaminering. Detta gör att materialet kan skrivas ut utan kapsling, tack vare dess medfödda motstånd mot luftdrag och temperatursvängningar. Utskrift av stora ABS-delar löper dock risken för skevhet och delaminering även i slutna skrivare om inte kammartemperaturen förblir över 140 °F.

PLA: s användarvänlighet sträcker sig ytterligare till dess förmåga att hantera mycket brantare överhäng än något annat 3D-utskriftsfilament. Detta gör att även de billigaste 3D-skrivarna kan skriva ut utmanande 3D-modeller utan risk för deformation. De lägre munstyckstemperaturerna gör också att PLA enkelt kan överbrygga, vilket minskar beroendet av stöd – vilket gör att även nybörjare kan skriva ut komplicerade 3D-modeller relativt enkelt.

PLA-filamentens extremt förlåtande karaktär gör dem oumbärliga som träningshjul för nybörjare. Att skriva ut med materialet minskar avsevärt frustrationen i samband med 3D-utskrift, vilket uppmuntrar nybörjare att hålla ut och lära sig avancerade 3D-utskriftstekniker i sin egen takt. Under tiden dessa Hackar för 3D-utskrift kan hjälpa till att påskynda saker och ting ytterligare.

PLA vs. ABS: Jämföra fysiska egenskaper

Det finns inget som heter gratis lunch. Ordspråket gäller även i 3D-utskriftsvärlden. Trots att det är lätt att skriva ut, bleknar PLA jämfört med ABS när det kommer till praktiska tekniska tillämpningar. Till att börja med är den betydligt hårdare än ABS, men det gör den också mycket mer skör. Släpp en del tryckt i PLA, och det är ganska troligt att den splittras i bitar.

Samtidigt uppvisar ABS högre böj- och sträckgräns, vilket gör det mycket tuffare. Detta gör att den absorberar vibrationer och stötar, såväl som skjuv- och dragkrafter, bättre än PLA. Intressant nog uppnår ABS allt detta samtidigt som det är lättare än PLA för samma delar tryckta med liknande volymetrisk densitet. Detta gör ABS till det bästa glödtråden för tekniska applikationer där styrka och hållbarhet är avgörande.

Även om de högre utskriftstemperaturerna som krävs av ABS gör det svårare att skriva ut, ger det också överlägsen temperaturbeständighet. Delar som är tryckta i PLA-filamentet förvrängs när de utsätts för värme över 120 °F, medan ABS-delar tål 200 °F innan de förlorar sin strukturella integritet. Detta gör ABS oumbärligt för funktionella delar som används i bilinteriörer och motorrum. De flesta 3D-skrivardelar skrivs också ut med ABS, särskilt när de används i närheten av värmekällor.

Men den största nackdelen med att använda PLA för alla funktionella ändamål är dess kusliga tendens att krypa. Det hänvisar till plastisk deformation av PLA under konstanta tryck- och dragbelastningar. Dra åt en skruv i en PLA-del, och tryckkraften kommer att få materialet att krossas med tiden. Som ett resultat måste du dra åt skruven regelbundet tills delen slutligen misslyckas. Samma fenomen gör också att bärande PLA-delar gradvis sjunker med tiden. Detta begränsar materialet till kosmetiska komponenter och gör det till ett dåligt val för funktionella och tekniska tillämpningar.

Varför är ABS fortfarande relevant i 3D-utskrift?

Även om traditionell ABS kan vara en utmaning att skriva ut, skrivs många varianter av ABS-blandningar som är lätta att skriva ut (som eSuns ABS+) ut framgångsrikt även i billiga skrivare inneslutna i enkla kartonger. Behöver du mer styvhet i dina delar? Kolfiberförstärkta ABS-filament ger inte bara bättre styvhet och draghållfasthet, utan de minskar också avsevärt skevhet och förbättrar tryckbarheten. Samtidigt förbättrar glasfiberförstärkta ABS-filament styvhet och tryckbarhet utan att ge avkall på segheten.

Även om både PLA och ABS kan ta färg med lätthet, är det senare bättre för avancerad efterbehandling. ABS kan slipas lättare än PLA till att börja med, vilket gör ytan lättare att förbereda för grundning och målning. Men benägenheten hos ABS att lösas upp i aceton tillför en helt ny dimension till efterbearbetningstekniker. Att sammanfoga ABS-delar är enkelt med acetonsvetsning, vilket helt enkelt innebär att man exponerar matchande ytor för aceton. Aceton vapor smoothening-teknik är en ganska enkel och tillgänglig metod för att helt ta bort skiktlinjer från ABS-delar för att uppnå en jämn finish.

ABS är också ganska resistent mot fuktabsorption, är vanligtvis det billigaste filamentalternativet, och det gör allt det samtidigt som det behåller förmågan att skrivas ut extremt snabbt. Faktum är att Voron-sortimentet av CoreXY-skrivare (du kan lära dig mer i vår Voron nybörjarguide) är relativt billiga slutna maskiner som är speciellt utformade för att skriva ut ABS i extremt höga hastigheter. För att sätta detta i perspektiv kan Voron 0.1-skrivaren som vi byggde nyligen skriva ut ABS med iögonfallande hastigheter på 200 mm/s samtidigt som den bibehåller utmärkt utskriftskvalitet.

PLA vs. ABS: Vilken ska du välja?

Även om PLA visar jämförbara nivåer av fuktbeständighet, kostnadseffektivitet och utskriftshastighet, är den fortfarande inte lämplig för tekniska tillämpningar. Det är dock fortfarande betydligt säkrare än ABS, som tenderar att avge skadliga VOC (flyktiga organiska föreningar) under utskrift.

Som sådan är PLA oumbärlig för nybörjare att snabbt lära sig repen av 3D-utskrift utan större frustration. Det är också ett lönsamt alternativ för skrivare som inte är inneslutna och för dem som bara skriver ut kosmetiska delar. Men när du har klippt dina tänder på PLA är det värt att utforska mellanliggande filament som PETG som enkelt skriver ut på icke-kapslade skrivare samtidigt som de erbjuder bättre styrka och värmebeständighet jämfört med PLA.

Hur du avsevärt minskar din energiräkning för 3D-utskrift

Läs Nästa

Om författaren