В случае с 3D печатью из полимеров бывает непросто подобрать оптимальный материал. Особенно часто с этим сталкиваются начинающие пользователи, которые не могут выбрать подходящий филамент для FDM/FFF печати. В статье мы рассмотрим два популярных пластика PLA и ABS: опишем их свойства, особенности и различия, сферы применения, основных производителей и иную полезную информацию.
Характеристики
Оба этих материала являются термопластами — то есть, полимерами, которые можно размягчить путем нагревания. На этом главные сходства между ними заканчиваются. PLA производится из растительного сырья, а ABS изготавливают из нефти. PLA считается биоразлагаемым материалом, однако он поддается разложению только в специально созданных условиях. ABS нельзя назвать очень экологичным, однако он все же подлежит вторичной переработке.
Что касается отличий этих полимеров, то основным из них является термостойкость. ABS устойчив к нагреву и имеет более высокую температуру стеклования. Тогда как PLA плавится при гораздо меньших значениях, поэтому не считается термостойким. Если вы ищете более ударостойкий и легкий материал с лучшими механическими свойствами, то лучше выбрать ABS. Оба полимера имеют примерно одинаковую прочность на растяжение: у ABS этот показатель немного ниже, но он лучше подходит для промышленных целей.
По сути, ABS более пластичен, по сравнению с хрупким PLA, поэтому его часто используют для литья под давлением. Однако PLA превосходит его по другим параметрам. По умолчанию он прочнее и жестче, но теряет эти качества при температуре выше 50 С из-за низкой термостойкости. Впрочем, свойства обоих полимеров со временем ухудшаются под воздействием солнечного тепла и ультрафиолета.
Особенности процесса печати
Так как термопласты имеют разную температуру стеклования, то это напрямую влияет на ход их подготовки к 3D печати. У PLA диапазон температур стеклования составляет от 60 до 100 С, а у ABS — от 105 до 200 С. В связи с этим важно правильно выставить температуру нагрева лотка и экструдера. ABS требует более высокой температуры печатной платформы (около 80-110 С), в отличии от достаточных для PLA 60 С. Рекомендуемая температура экструдера для ABS-пластика составляет 210-250 С, а для PLA она равна 180-230 С.
Известно, что печатать изделия из ABS сложнее из-за большей усадки. Сложности связаны с температурой и свойствами каждого материала. Поскольку для плавления ABS требуются более высокая температура, то при охлаждении происходит резкая термическая усадка, которая может деформировать детали. Весьма распространена проблема коробления, когда концы детали сужаются, отрываются от лотка и деформируются. Для предотвращения этого дефекта необходимо контролировать температуру и условия печати из ABS-пластика, использовать закрытую камеру и при необходимости крепить детали на клей.
Что касается скорости печати, то она примерно одинаковая для обоих полимеров: около 60 мм/с для PLA и в диапазоне от 40 до 60 мм/c для ABS. Еще одним важным критерием считаются выбросы в процессе производства. PLA изготовлен из растительных компонентов, поэтому вполне безопасен и не издает сильного запаха. ABS же довольно токсичен из-за наличия стирола и неприятно пахнет в процессе печати. Поэтому обрабатывать его рекомендуется только в закрытой камере с воздушным фильтром.
В итоге стоит сказать, что специалисты считают PLA непрочным, но простым в обработке материалом. Для этого пластика не нужны высокие температуры, а созданные из него детали демонстрируют минимальную усадку. ABS же имеет более достойные механические свойства, однако с ним на порядок сложнее работать.
Постобработка
В целом, для обоих термопластов применяются одни и те же методы постобработки. Хотя между ними есть и несколько заметных отличий, одно из которых заключается в отделке детали после печати. Изделия из PLA имеют глянцевую блестящую поверхность сразу после удаления поддержек, тогда как для ABS присуща более матовая поверхность. Также оба материала легко поддаются окрашиванию.
Тем не менее ABS легче поддается постобработке по причине повышенной структурной прочности. Например, этот пластик легче шлифовать, а в случае с PLA это стоит делать с осторожностью, учитывая его невысокую термостойкость. Постобработку изделий из ABS легко ускорить и оптимизировать при помощи ацетона, который эффективно очищает поверхность пластиковых деталей и придает им глянцевый вид. Ацетон не подходит для постобработки деталей из PLA, однако для их полировки можно использовать растворитель тетрагидрофуран (THF).
Применение
Еще одним важным различием считаются сферы применения этих материалов. ABS и PLA полимеры используются для изготовления деталей с разным назначением. PLA чаще всего задействуют в FDM-печати, он популярен среди начинающих пользователей, а еще востребован для разработки декоративных элементов и игрушек. Причиной тому является относительная простота процесса печати из данного полимера, а также его механические свойства, делающие детали хрупкими, чувствительными к солнцу и высоким температурам.
С другой стороны, механические свойства ABS делают его более подходящим для промышленных целей. Хотя печатать из него сложнее, но готовые детали из этого материала обладают достойными эксплуатационными качествами. ABS востребован для разработки прототипов, шестерней или инструментов. Его применяют в тех сферах, где детали подвергаются физической нагрузке и поэтому нуждаются в высокой механической и термической стойкости.
Производители
На сегодняшний день на рынке представлено множество производителей указанных полимеров для 3D печати. Наиболее распространены термопластичные филаменты для FDM-печати, так как эта технология популярна среди любителей и профессионалов. Чаще всего в продаже можно встретить PLA-филаменты, учитывая повышенную доступность и демократичность этого материала.
Сейчас пользователям предлагаются сотни разных брендов, цветов и комбинаций PLA-пластика. ABS также имеет определенное разнообразие брендов, видов и расцветок, хоть их выбор и меньше, чем у PLA. Что касается конкретных названий компаний-производителей PLA-филаментов, то среди них можно отметить Polymaker, ColorFabb, Filamentum, MatterHackers и т.д.
В случае с ABS стоит указать, что большинство его поставщиков также выпускают и филаменты из PLA. В их числе представлены такие компании, как Polymaker, Hatchbox или Filamentum. Кроме того, этот полимер представлен в ассортименте ряда известных производителей 3D принтеров, включая Ultimaker, Zortrax и Flashforge.