НОАК против. Нити ABS для 3D-печати: в чем разница?

FDM, или моделирование с наплавлением, представляет собой метод 3D-печати, который успешно перешел из коммерческой области 3D-печати в потребительскую. Большинство домашних 3D-принтеров FDM могут плавить и экструдировать самые разные термопластичные полимеры в функциональные и косметические детали. Тем не менее, подавляющее большинство энтузиастов 3D-печати доверяют полимерам PLA и ABS, которые продаются в удобных катушках с нитями.

Но что делает эти нити для 3D-печати популярными, и какой из них является правильным выбором для вас?

Ответ на этот тонкий вопрос требует понимания физических свойств этих материалов и того, как они связаны с 3D-печатными деталями. Давайте демистифицируем эти популярные нити, чтобы выяснить, какая из них лучше всего соответствует вашим потребностям в 3D-печати.

Что такое ABS и почему его сложно печатать?

ABS, или акрилонитрил-бутадиен-стирол, является одним из первых материалов, используемых в качестве нитей для 3D-печати. Название происходит от трех основных химических веществ, используемых при производстве термопластичного полимера. Состав этих составляющих химических веществ может варьироваться для получения различных смесей АБС для удовлетворения различных технических потребностей.

ABS широко используется в индустрии литья под давлением для изготовления обычных потребительских товаров, начиная от колпачков для ключей и кубиков LEGO и заканчивая автомобильными компонентами и трубной арматурой. Низкая стоимость и доступность необработанных гранул АБС в сочетании с тем, что обрабатывающая промышленность знакома с этим материалом, обеспечили его внедрение в коммерческую индустрию 3D-печати.

Коммерческая часть важна, потому что АБС имеет тенденцию к усадке по мере остывания материала. Это делает коммерческие 3D-принтеры, оснащенные обогреваемыми камерами печати, обязательными для печати ABS. Поддержание повышенной температуры в камере предотвращает охлаждение деталей из АБС-пластика в процессе печати и их деформацию из-за последующей усадки. В противном случае трудно надежно печатать ABS, не помещая 3D-принтер в нагретую рабочую камеру.

Компания Stratasys, пионер в области 3D-печати, долгое время владела патентом на обогреваемые и закрытые камеры печати. Из-за этого потребительские 3D-принтеры не могли печатать ABS. Однако энтузиасты 3D-печати своими руками могли свободно создавать принтеры с обогреваемыми рабочими камерами, не попадая в засаду армии юристов Stratasys. Это оставило индустрию потребительской 3D-печати без реальных средств для охвата масс.

Неудивительно, что в конце концов в отрасли появилась новая нить накала, которая могла хорошо работать с дешевыми принтерами без корпуса.

PLA: 3D-печать с тренировочными колесами

PLA, или полимолочная кислота, представляет собой «биоразлагаемый» термопластик, изготовленный путем обработки природных материалов, таких как сахарный тростник и кукурузный крахмал. Хотя PLA может не соответствовать заявленным характеристикам биоразлагаемости, тем не менее, PLA компенсирует это простотой печати. В то время как для ABS требуется 3D-принтер, оснащенный подогреваемым столом, способным достигать температуры не менее 200 ° F, PLA отлично подходит для печати даже на ненагретых поверхностях сборки.

Большинству нитей PLA требуется температура сопла всего 350 ° F, но ABS требуется не менее 450 ° F для постоянного потока нити и сильной межслойной адгезии. Более низкие температуры печати только усиливают присущую PLA природу отсутствия коробления, что позволяет легко печатать большие детали из PLA без коробления и расслоения. Это позволяет печатать материалом без корпуса, благодаря его врожденной устойчивости к сквознякам и перепадам температур. Однако печать больших деталей из АБС-пластика сопряжена с риском деформации и расслоения даже на закрытых принтерах, если только температура в камере не превышает 140 °F.

Простота использования PLA еще больше распространяется на его способность обрабатывать гораздо более крутые выступы, чем любой другой филамент для 3D-печати. Это позволяет даже самым дешевым 3D-принтерам печатать сложные 3D-модели без риска деформации. Более низкая температура сопла также позволяет легко соединять PLA, что снижает зависимость от опор, что позволяет даже начинающим печатать сложные 3D-модели с относительной легкостью.

Чрезвычайно щадящая природа нитей PLA делает их незаменимыми в качестве тренировочных колес для начинающих. Печать этим материалом значительно снижает разочарование, связанное с 3D-печатью, что побуждает новичков проявлять настойчивость и изучать передовые методы 3D-печати в своем собственном темпе. Между тем эти Хитрости 3D-печати может помочь ускорить процесс немного дальше.

НОАК против. ABS: сравнение физических свойств

Бесплатных обедов не бывает. Эта пословица верна и в мире 3D-печати. Несмотря на простоту печати, PLA бледнеет по сравнению с ABS, когда речь идет о практических инженерных приложениях. Во-первых, он значительно тверже, чем ABS, но это также делает его намного более хрупким. Уроните деталь, напечатанную из PLA, и она, скорее всего, разлетится на куски.

Между тем, ABS демонстрирует более высокую прочность на изгиб и предел текучести, что делает его намного прочнее. Это позволяет ему поглощать вибрации и удары, а также силы сдвига и растяжения лучше, чем PLA. Интересно, что ABS достигает всего этого, будучи легче, чем PLA, для тех же деталей, напечатанных с аналогичной объемной плотностью. Это делает нить из АБС-пластика предпочтительной для технических применений, где прочность и долговечность имеют первостепенное значение.

В то время как более высокие температуры печати, требуемые ABS, затрудняют печать, он также обеспечивает превосходную термостойкость. Детали, напечатанные из нити PLA, деформируются при воздействии тепла свыше 120 °F, в то время как детали ABS могут выдерживать 200 °F, прежде чем потеряют свою структурную целостность. Это делает ABS незаменимым для функциональных деталей, используемых в салонах автомобилей и моторных отсеках. Большинство деталей для 3D-принтеров также печатаются с использованием АБС-пластика, особенно когда они размещаются вблизи источников тепла.

Однако самым большим недостатком использования PLA для любых функциональных целей является его сверхъестественная склонность к расползанию. Имеется в виду пластическая деформация PLA под действием постоянных сжимающих и растягивающих нагрузок. Затяните винт в детали из PLA, и сжимающая сила со временем приведет к тому, что материал расплющится. В результате вам придется регулярно затягивать винт, пока деталь не выйдет из строя. Это же явление также приводит к тому, что несущие части PLA постепенно провисают с течением времени. Это ограничивает материал косметическими компонентами и делает его плохим выбором для функциональных и инженерных приложений.

Почему ABS по-прежнему актуален в 3D-печати?

Несмотря на то, что традиционная печать на АБС-пластике может быть сложной для печати, многие простые в печати варианты смесей АБС-пластика (например, ABS+ от eSun) успешно печатаются даже на дешевых принтерах, заключенных в простые картонные коробки. Нужно больше жесткости в ваших частях? Нити ABS, армированные углеродным волокном, не только обеспечивают лучшую жесткость и прочность на растяжение, но также значительно уменьшают деформацию и улучшают пригодность для печати. Между тем, нити ABS, армированные стекловолокном, улучшают жесткость и пригодность для печати без ущерба для прочности.

Хотя и PLA, и ABS легко впитывают краску, последний лучше подходит для продвинутой постобработки. Для начала ABS легче шлифовать, чем PLA, что упрощает подготовку поверхности к грунтованию и покраске. Однако склонность ABS к растворению в ацетоне привносит совершенно новое измерение в методы постобработки. Соединение деталей из АБС-пластика выполняется с помощью ацетоновой сварки, которая просто включает воздействие ацетона на сопрягаемые поверхности. Техника сглаживания паров ацетона — довольно простой и доступный метод полного удаления линий слоев с деталей из АБС-пластика для получения гладкой поверхности.

ABS также довольно устойчив к влагопоглощению, обычно является самым дешевым вариантом нити, и он делает все это, сохраняя при этом способность печатать очень быстро. На самом деле линейка принтеров CoreXY от Voron (подробнее вы можете узнать в нашем Руководство для начинающих Ворон) — это относительно недорогие закрытые машины, специально предназначенные для печати ABS на очень высоких скоростях. Чтобы представить это в перспективе, принтер Voron 0.1, который мы недавно построили, может печатать ABS с невероятной скоростью 200 мм / с, сохраняя при этом превосходное качество печати.

НОАК против. АБС: что выбрать?

Хотя PLA демонстрирует сопоставимые уровни влагостойкости, экономичности и скорости печати, он по-прежнему не подходит для инженерных приложений. Тем не менее, он все же значительно безопаснее, чем АБС, который во время печати имеет тенденцию выделять вредные ЛОС (летучие органические соединения).

Таким образом, PLA незаменим для начинающих, чтобы быстро освоить основы 3D-печати без особого разочарования. Это также подходящий вариант для принтеров без корпуса и для тех, кто печатает только косметические детали. Однако, как только вы освоились с PLA, стоит изучить промежуточные филаменты, такие как PETG. которые легко печатают на незакрытых принтерах, предлагая лучшую прочность и термостойкость по сравнению с НОАК.

Как значительно сократить расходы на электроэнергию при 3D-печати

Читать далее

Об авторе