Non riuscite a decidere tra filamenti ABS e PLA? Potrebbero costare lo stesso, ma scopri come differiscono in termini di stampabilità e proprietà fisiche.
FDM, o Fused Deposition Modeling, è una tecnica di stampa 3D che è passata con successo dallo spazio di stampa 3D commerciale a quello consumer. La maggior parte delle stampanti 3D FDM domestiche può fondere ed estrudere un’ampia varietà di polimeri termoplastici in parti funzionali e cosmetiche. Tuttavia, la stragrande maggioranza degli appassionati di stampa 3D giura sui polimeri PLA e ABS, che vengono venduti in comode bobine di filamento.
Ma cosa rende popolari questi filamenti di stampa 3D e quale di questi è la scelta giusta per te?
Rispondere a questa domanda sfumata implica comprendere le proprietà fisiche di questi materiali e come questi si riferiscono alle parti stampate in 3D. Demistifichiamo questi filamenti popolari per capire quale si adatta meglio alle tue esigenze di stampa 3D.
Cos’è l’ABS e perché è difficile stampare?
ABS, o acrilonitrile butadiene stirene, è uno dei primi materiali utilizzati come filamenti di stampa 3D. Il nome deriva dalle tre sostanze chimiche primarie utilizzate nella produzione del polimero termoplastico. La composizione di queste sostanze chimiche costituenti può essere variata per produrre una varietà di miscele ABS per soddisfare le diverse esigenze ingegneristiche.
L’ABS è ampiamente utilizzato nel settore dello stampaggio a iniezione per realizzare prodotti di consumo comuni, che vanno dai copritasti e dai mattoncini LEGO ai componenti automobilistici e ai raccordi per tubi. Il basso costo e la pronta disponibilità di pellet ABS grezzi, combinati con la familiarità dell’industria manifatturiera con il materiale, ne hanno assicurato l’adozione da parte dell’industria della stampa 3D commerciale.
La parte commerciale è importante perché l’ABS ha la tendenza a ridursi man mano che il materiale si raffredda. Ciò rende obbligatorie le stampanti 3D commerciali dotate di camere di stampa riscaldate per la stampa di ABS. Il mantenimento di temperature elevate della camera impedisce alle parti in ABS di raffreddarsi a metà stampa e deformarsi a causa del conseguente restringimento. Altrimenti è difficile stampare l’ABS in modo affidabile senza racchiudere la stampante 3D in una camera di costruzione riscaldata.
Per molto tempo, il pioniere della stampa 3D Stratasys ha detenuto il brevetto per le camere di stampa riscaldate e chiuse. Ciò ha lasciato le stampanti 3D di consumo incapaci di stampare ABS. Gli appassionati di stampa 3D fai-da-te, tuttavia, erano liberi di costruire stampanti con camere di costruzione riscaldate senza essere vittime di un’imboscata da parte dell’esercito di avvocati di Stratasys. Ciò ha lasciato l’industria della stampa 3D di consumo senza mezzi validi per raggiungere le masse.
Non sorprende che l’industria alla fine abbia inventato un nuovo filamento che potrebbe funzionare bene con stampanti economiche e non chiuse.
PLA: stampa 3D con ruote di allenamento
Il PLA, o acido polilattico, è un termoplastico “biodegradabile” prodotto dalla lavorazione di materiali naturali come la canna da zucchero e l’amido di mais. Anche se potrebbe non essere all’altezza delle sue affermazioni di essere biodegradabile, il PLA compensa comunque con la sua facilità di stampa. Mentre l’ABS ha bisogno di una stampante 3D dotata di un letto riscaldato in grado di raggiungere almeno 200 ° F, il PLA è perfettamente stampabile anche su superfici di costruzione non riscaldate.
La maggior parte dei filamenti PLA richiede una temperatura dell’ugello fino a 350 ° F, ma l’ABS richiede almeno 450 ° F per un flusso di filamento costante e una forte adesione interstrato. Le temperature di stampa più basse rafforzano solo la natura intrinsecamente priva di ordito del PLA, semplificando la stampa di parti in PLA di grandi dimensioni senza deformazioni e delaminazione. Ciò consente di stampare il materiale senza un involucro, grazie alla sua innata resistenza alle correnti d’aria e agli sbalzi di temperatura. Tuttavia, la stampa di parti in ABS di grandi dimensioni comporta il rischio di deformazione e delaminazione anche in stampanti chiuse a meno che le temperature della camera non rimangano superiori a 140 ° F.
La facilità d’uso del PLA si estende ulteriormente alla sua capacità di gestire sporgenze molto più ripide rispetto a qualsiasi altro filamento di stampa 3D. Ciò consente anche alle stampanti 3D più economiche di stampare modelli 3D impegnativi senza il rischio di deformazioni. Le temperature degli ugelli più basse consentono inoltre al PLA di collegarsi con facilità, riducendo la dipendenza dai supporti, consentendo così anche ai principianti assoluti di stampare modelli 3D complicati con relativa facilità.
La natura estremamente indulgente dei filamenti pla li rende indispensabili come ruote di allenamento per principianti. La stampa con il materiale riduce significativamente la frustrazione associata alla stampa 3D, che incoraggia i principianti a perseverare e apprendere tecniche di stampa 3D avanzate al proprio ritmo. Nel frattempo, questi hack di stampa 3D potrebbero aiutare ad accelerare le cose un po ‘di più.
PLA vs ABS: confronto delle proprietà fisiche
Non si ottiene mai niente per niente. L’adagio vale anche nel mondo della stampa 3D. Nonostante tutta la sua facilità di stampabilità, il PLA impallidisce rispetto all’ABS quando si tratta di applicazioni ingegneristiche pratiche. Per cominciare, è significativamente più difficile dell’ABS, ma questo lo rende anche molto più fragile. Lascia cadere una parte stampata in PLA ed è molto probabile che si frantumi in pezzi.
Nel frattempo, l’ABS presenta una maggiore resistenza alla flessione e allo snervamento, il che lo rende molto più resistente. Ciò gli consente di assorbire vibrazioni e impatti, nonché forze di taglio e trazione, meglio del PLA. È interessante notare che l’ABS raggiunge tutto questo pur essendo più leggero del PLA per le stesse parti stampate a densità volumetrica simile. Questo rende l’ABS il filamento di scelta per le applicazioni ingegneristiche in cui la resistenza e la durata sono fondamentali.
Mentre le temperature di stampa più elevate richieste dall’ABS rendono più difficile la stampa, offre anche una resistenza alla temperatura superiore. Le parti stampate nel filamento PLA si distorcono se esposte a calore superiore a 120 ° F, mentre le parti in ABS possono resistere a 200 ° F prima di perdere la loro integrità strutturale. Ciò rende l’ABS indispensabile per le parti funzionali utilizzate negli interni delle auto e nei vani motore. La maggior parte delle parti della stampante 3D vengono stampate anche utilizzando ABS, specialmente quando vengono distribuite in prossimità di fonti di calore.
Tuttavia, il più grande svantaggio dell’utilizzo del PLA per qualsiasi scopo funzionale è la sua inquietante tendenza a insinuarsi. Ciò si riferisce alla deformazione plastica del PLA sotto carichi di compressione e trazione costanti. Stringere una vite in una parte in PLA e la forza di compressione farà sì che il materiale si smush nel tempo. Di conseguenza, dovrai stringere nuovamente la vite su base regolare fino a quando la parte alla fine non si guasta. Lo stesso fenomeno fa sì che anche le parti in PLA portanti si abbassino gradualmente nel tempo. Ciò limita il materiale ai componenti cosmetici e lo rende una scelta scadente per applicazioni funzionali e ingegneristiche.
Perché l’ABS è ancora rilevante nella stampa 3D?
Sebbene l’ABS tradizionale possa essere difficile da stampare, molte varianti facili da stampare di miscele ABS (come ABS + di eSun) stampano con successo anche in stampanti economiche racchiuse in semplici scatole di cartone. Hai bisogno di più rigidità nelle tue parti? I filamenti ABS rinforzati con fibra di carbonio non solo offrono una migliore rigidità e resistenza alla trazione, ma riducono anche significativamente la deformazione e migliorano la stampabilità. Nel frattempo, i filamenti ABS rinforzati con fibra di vetro migliorano la rigidità e la stampabilità senza sacrificare la tenacità.
Mentre sia il PLA che l’ABS possono prendere la vernice con facilità, quest’ultimo è migliore per la post-elaborazione avanzata. L’ABS può essere levigato più facilmente del PLA per i principianti, il che rende la superficie più facile da preparare per l’adescamento e la verniciatura. Tuttavia, la propensione dell’ABS a dissolversi in acetone aggiunge una dimensione completamente nuova alle tecniche di post-elaborazione. Unire le parti in ABS è un gioco da ragazzi con la saldatura all’acetone, che comporta semplicemente l’esposizione delle superfici di accoppiamento all’acetone. La tecnica di levigatura del vapore di acetone è un metodo abbastanza semplice e accessibile per rimuovere completamente le linee di strato dalle parti in ABS per ottenere una finitura liscia.
L’ABS è anche abbastanza resistente all’assorbimento di umidità, di solito è l’opzione di filamento più economica e fa tutto ciò mantenendo la capacità di essere stampato estremamente velocemente. In effetti, la gamma di stampanti CoreXY Voron (puoi saperne di più nella nostra guida per principianti Voron) sono macchine chiuse relativamente economiche progettate specificamente per stampare ABS a velocità estremamente elevate. Per mettere questo in prospettiva, la stampante Voron 0.1 che abbiamo costruito di recente può stampare ABS a velocità da far venire l’acquolina in bocca di 200 mm / s mantenendo un’eccellente qualità di stampa.
PLA vs ABS: quale scegliere?
Mentre il PLA mostra livelli comparabili di resistenza all’umidità, economicità e velocità di stampa, non è ancora adatto per applicazioni ingegneristiche. Tuttavia, è ancora significativamente più sicuro dell’ABS, che tende a scaricare i COV nocivi (composti organici volatili) durante la stampa.
Come tale, il PLA è indispensabile per i principianti per imparare rapidamente le corde della stampa 3D senza molta frustrazione. È anche un’opzione praticabile per le stampanti non chiuse e per coloro che stampano solo parti cosmetiche. Tuttavia, una volta che hai tagliato i denti sul PLA, vale la pena esplorare filamenti intermedi come il PETG che stampano facilmente su stampanti non chiuse offrendo al contempo una migliore resistenza e resistenza al calore rispetto al PLA.
