3DPrintStory    Процесс 3D печати    PLA и ABS для 3D печати: в чем разница?

PLA и ABS для 3D печати: в чем разница?

PLA или ABS: Какой и когда использовать? В статье раскрыта разница между этими пластиками и приведены сферы их использования.

Одни из самых популярных пластиков для 3D печати с помощью FDM (Fused Deposition Modeling) технологии - это ABS и PLA. Оба являются термопластиками. Это означает, что они становятся податливыми при нагреве – таким образом вы можете придавать им форму, а при охлаждении они ее сохранят. Оба материала изготавливливаются в виде прутков, которые вы можете подавать в экструдер своего 3D принтера. Процесс печати при использовании ABS и PLA очень похож.

Несмотря на кажущееся сходство, ABS и PLA отличаются. Некоторые 3D принтеры вообще могут печатать только PLA пластиком.

ABS и PLA - краткие определения

PLA (PolyLactic Acid) - это биополимер, то есть биоразлагаемый пластик. Он изготавливается из возобновляемых материалов, напрмер, кукурузный крахмал или сахарный стростник. Кроме 3D печати PLA используют для упаковок, пластиковых бутылок и стаканчиков. Считается, что он экологически более чистый по сравнению с ABS.

ABS (Acrylonitrile-Butadiene Styrene) масляный пластик. Это жесткий материал который используют для создания бытовых приборов, электрического оборудования и даже кирпичиков Lego.

Сравнение основных характеристик PLA и ABS

В таблице ниже показаны основные характеристики PLA и ABS пластиков:

ПараметрPLAABS
Melt Flow Index (MFI)
10.3 см3 / 10 мин9.7 см3 / 10 мин
Температура стеклования
60-65°C
110-125°C
Температура застывания
70-80°C
110-125°C
Температура плавления
160-190°C
210-240°C
Температура 3D печати
190-220°C
230-250°C
Рекомендуемая температура стола для печати
50-70°C (не обязательно подгревать)
80-120°C (обязательно подогревать)

Что значит каждая из приведенных характеристик?

  • Melt flow index характеризует легкость потока расплавленного полимера. Измеряется в количестве материала, которое проходит сквозь капилляр определенного диаметра и длины за 10 минут.
  • Температура стеклования - точка, в которой твердый и хрупкий материал переходит в расплавленное или эластичное состояние при увеличении температуры. Это важная характеристика, если вы печатаете модель, которая будет взаимодействовать с горячей водой или напитками: например, кружка для кофе из PLA - не очень хорошая идея. ABS пластик в этом случае тоже плохой вариант: смотрите раздел "Рекомендуемые сферы применения" ниже.
  • Температура застывания характеризует предел сопротивления нагреву: при температурах выше этой, объект будет искривляться. Если ваш 3D принтер оснащен столом с подогревом, температура этого стола должна быть ниже этой температуры; в противном случае, объект деформируется во время 3D печати.
  • Температура плавления (или точка плавления) - тут все очевидно - температура, при которой материал начинает плавиться.
  • Температура 3D печати - обычно выше чем температура плавления, так как пластик должен быть расплавленным (а не только начинал плавиться) при подаче сквозь сопло экструдера.

Механические и физические свойства

PLA более хрупкий, имеет большую твердость поверхности. Более подвержен поломкам при изгибе. Обработка ацетоном (для повышения гладкости поверхности) невозможна.

На рисунке ниже показан напечатанный из ABS пластика ключ.

Если печатать с рекомендуемыми производителем температурами, детали из ABS пластика будут гораздо тверже и обладать большим сопротивлением внешнему воздействию и нагрузкам, чем PLA. То есть, ABS подходит лучше для печати механических узлов и деталей и объектов с большим сопротивлением агрессивной окружающей среде. Кроме того, детали из ABS более гибкие и скорее гнутся чем ломаются под внешним давлением. ABS is better malleable, постобработка проще. Напечатанные модели можно шлифовать, покрывать краской. Их можно обработать ацетоном, чтобы получить гладкую блестящую поверхность.

Простота 3D печати

В целом, PLA лучше для начинающих увлекаться 3D печатью. ABS пластик более подвержен стандартной проблеме 3D печати - усадке (то есть, когда первые слои остывают слишком быстро и начинают загибаться по краям, что вызывает отрыв модели от стола по углам). Печать ABS пластиком потребует экспериментов, чтобы найти оптимальные настройки.

У PLA другой недочет - склонность засорять сопроло экструдера, так как он более липкий и сильнее расширяется при плавлении. Чтобы избежать засорения сопла, рекомендуется следовать указаниям производителя. Слои ложатся хорошо и вряд ли будут загибаться по краям. Напечатанное изделие проще отделить от стола чем аналогичные из ABS пластика. Подогрев стола не обязателен (но при правильных режимах может улучшить качество печати). 3D принтер не обязательно держать в закрытом корпусе (но опять таки, если использовать корпус результат может быть лучше). Для повышения адгезии стола рекомендуется использовать специальный скотч (также известный как скотч для 3D печати).

ABS склонен к усадке больше чем PLA.

Печать ABS пластиком происходит при более высоких температурах чем PLA, что значительно снижает вероятность засорения сопла. Кроме того, требуется меньшее усилие для подачи материала в сопло. Так как ABS ужимается при охлаждении, деталь может оторваться от стола (особенно во время 3D печати высоких моделей). Чтобы этого избежать, необходимо использовать стол с подогревом. Желательно, чтобы у принтера был корпус. Так как сцепление со столом хуже чем у PLA, могут возникать разные проблемы. Для улучшения сцепления со столом, рекомендуется использовать каптоновый скотч (выдерживает температуру до 400ºC). Правда, стоит скотч дорого, так что есть альтернативный вариант - распылить лак для волос на стол перед началом печати.

Условия хранения

Оба пластика (PLA/ABS) впитывают влагу из воздуха. Чтобы этого избежать, воздух выкачивается при упаковке. Производители материалов для 3D печати рекомендуют использовать бобины как можно быстрее, так как со временем начинает страдать качество. Распакованный материал рекомендуется хранить в сухом месте.

Если PLA долго хранится, вы можете заметить появления пузырьков во время 3D печати. Это может привести к засорению сопла и ухудшению качества поверхности напечатанного изделия. Хотя влажный PLA можно высушить под потоком теплого воздуха, нагрев может нарушить структуру материала и изменить термические свойства, что повлияет на температуру печати.

Во время печати влажным ABS, также могут возникать пузырьки. Если высушить его теплым (но не чересчур) воздухом, например, используя пищевой дигедратор, термические свойства пластика не изменятся.

Испарения и запах

Во время 3D печати полимерами (PLA/ABS) вы почувствуете запах. Запах зависит от используемого материала и температуры печати.

PLA пахнет почти приятно, некоторые сравниваю этот запах с разогретыми вафлями или конфетами.

ABS при нагреве пахнет плохо. Некоторые жалуются на головную боль и даже тошноту из-за 3D печати. Если вы печатаете  в помещении, рекомендуется организовать хорошую вентиляцию.

Разлагаемость и долговечность

PLA разлагается – он изготавливается из растительных материалов. Так как для разложения ему нужен небольшой нагрев, можете спокойно выкидывать его в контейнеры с мусором.

ABS не разлагается, но может быть переработан.

Оба материала (PLA/ABS) разлагаются под воздействием солнечных лучей и влаги. ABS более стабильный и обладает большим сопротивлением к химическим воздействиям чем PLA.

Что выбрать?

Оба материала продаются в разных цветах; есть даже полупрозрачные материалы. Некоторые специальные материалы доступны только в виде смеси на основании PLA. Это дерево, металл и т.п.

На фото ниже показан материал "Bamboofill" компании ColorFabb. Материал содержит 80% PLA и 20% опилок бамбукового дерева.

Цены на PLA и ABS

Цены находятся в одном диапазоне, но как правило, PLA пластик немного дороже. Естественно, PLA пластики с примесями дерева или других материалов, стоят дороже.

Рекомендуемые сферы применения

PLA широко используется в 3D печати, например, для бытовых предметов, гаджетов и игрушек. Он отлично подходит, если гибкость не является вашим основным требованием. В этом он уступает ABS. С другой стороны, он биосовместимым и может смело использоваться в аксессуарах, которые взаимодействуют с кожей.

Из-за относительно низкой температуры плавления, PLA не подходит для объектов, которые подвергаются нагреву. При нагреве более 60ºC изделия из PLA пластика начинают терять свою форму. Не стоит использовать PLA в объектах, которые подвергаются солнечному облучению на протяжении длительного времени или находятся в машинах.

ABS подходит лучше для объектов, которые подвергаются воздействию высоких температур, могут падать или воспринимать нагрузки на изгиб. ABS можно использовать для моделей, подверженных механическим ударам.

ABS небезопасный для пищевых изделий: особенно когда материал вступает в контакт с горячими жидкостями или теплой едой. Если вы все-таки хотите использовать ABS для контакта в питьевой водой, едой, необходимо использовать специальные методики полировки или покрыть его специальной краской.