PLA versus ABS-filamenten voor 3D-printen: wat is het verschil?

FDM, of Fused Deposition Modeling, is een 3D-printtechniek die met succes is overgestapt van de commerciële naar de consumenten 3D-printruimte. De meeste FDM 3D-printers voor thuisgebruik kunnen een breed scala aan thermoplastische polymeren smelten en extruderen tot functionele en cosmetische onderdelen. Een overgrote meerderheid van 3D-printenthousiastelingen zweert echter bij PLA- en ABS-polymeren, die worden verkocht in handige filamentspoelen.

Maar wat maakt deze 3D-printfilamenten populair en welke is de juiste keuze voor jou?

Om deze genuanceerde vraag te beantwoorden, moeten we de fysieke eigenschappen van deze materialen begrijpen en hoe deze zich verhouden tot de 3D-geprinte onderdelen. Laten we deze populaire filamenten demystificeren om erachter te komen welke het beste past bij uw 3D-printbehoeften.

Wat is ABS en waarom is het moeilijk om af te drukken?

ABS, of acrylonitril-butadieen-styreen, is een van de vroegste materialen die als 3D-printfilamenten worden gebruikt. De naam komt van de drie primaire chemicaliën die worden gebruikt bij de vervaardiging van het thermoplastische polymeer. De samenstelling van deze samenstellende chemicaliën kan worden gevarieerd om een ​​verscheidenheid aan ABS-mengsels te produceren om aan verschillende technische behoeften te voldoen.

ABS wordt veel gebruikt in de spuitgietindustrie om gewone consumentenproducten te maken, variërend van keycaps en LEGO-stenen tot auto-onderdelen en buisleidingen. De lage kosten en gemakkelijke beschikbaarheid van onbewerkte ABS-pellets, gecombineerd met de bekendheid van de verwerkende industrie met het materiaal, zorgde ervoor dat het door de commerciële 3D-printindustrie werd aangenomen.

Het commerciële gedeelte is belangrijk omdat ABS de neiging heeft om te krimpen als het materiaal afkoelt. Dit maakt commerciële 3D-printers uitgerust met verwarmde printkamers verplicht voor het printen van ABS. Het handhaven van hoge kamertemperaturen voorkomt dat de ABS-onderdelen halverwege de print afkoelen en vervormen als gevolg van de daaruit voortvloeiende krimp. Het is anders moeilijk betrouwbaar ABS af te drukken zonder de 3D-printer in een verwarmde bouwkamer te plaatsen.

3D-printpionier Stratasys was lange tijd in het bezit van het patent voor verwarmde en gesloten printkamers. Daardoor konden 3D-printers voor consumenten geen ABS printen. Liefhebbers van DIY 3D-printen waren echter vrij om printers met verwarmde bouwkamers te bouwen zonder te worden overvallen door het leger van advocaten van Stratasys. Daardoor had de 3D-printindustrie voor consumenten geen levensvatbare middelen om de massa te bereiken.

Het is niet verrassend dat de industrie uiteindelijk met een nieuw filament op de proppen kwam dat goed zou kunnen spelen met goedkope, niet-ingesloten printers.

PLA: 3D-printen met zijwieltjes

PLA, of Polylactic Acid, is een "biologisch afbreekbare" thermoplast die wordt vervaardigd door natuurlijke materialen zoals suikerriet en maïszetmeel te verwerken. Hoewel PLA misschien niet voldoet aan zijn beweringen dat het biologisch afbreekbaar is, maakt PLA dat goed met zijn printgemak. Terwijl ABS een 3D-printer nodig heeft die is uitgerust met een verwarmd bed dat ten minste 200 ° F kan bereiken, is PLA perfect bedrukbaar, zelfs op onverwarmde bouwoppervlakken.

De meeste PLA-filamenten hebben een mondstuktemperatuur van slechts 350 ° F nodig, maar ABS heeft ten minste 450 ° F nodig voor een consistente filamentstroom en sterke hechting tussen de lagen. De lagere printtemperaturen versterken alleen het inherente warp-vrije karakter van PLA, waardoor het gemakkelijk is om grote PLA-onderdelen te printen zonder kromtrekken en delaminatie. Hierdoor kan het materiaal worden bedrukt zonder omhulsel, dankzij de aangeboren weerstand tegen tocht en temperatuurschommelingen. Het printen van grote ABS-onderdelen loopt echter het risico van kromtrekken en delaminatie, zelfs in gesloten printers, tenzij de kamertemperatuur boven 140 ° F blijft.

Het gebruiksgemak van PLA strekt zich verder uit tot het vermogen om veel steilere uitsteeksels aan te kunnen dan enig ander 3D-printfilament. Hierdoor kunnen zelfs de goedkoopste 3D-printers uitdagende 3D-modellen printen zonder risico op vervorming. Door de lagere mondstuktemperaturen kan PLA ook gemakkelijk overbruggen, waardoor de afhankelijkheid van steunen wordt verminderd, waardoor zelfs totale beginners relatief gemakkelijk gecompliceerde 3D-modellen kunnen printen.

Het extreem vergevingsgezinde karakter van PLA-filamenten maakt ze onmisbaar als zijwieltjes voor beginners. Printen met het materiaal vermindert de frustratie die gepaard gaat met 3D-printen aanzienlijk, wat beginners aanmoedigt om door te zetten en geavanceerde 3D-printtechnieken in hun eigen tempo te leren. Ondertussen zijn deze 3D-printhacks zou kunnen helpen om de zaken een beetje verder te versnellen.

PLA versus ABS: fysieke eigenschappen vergelijken

Er bestaat niet zoiets als een gratis lunch. Het adagium geldt ook in de wereld van 3D-printen. Ondanks al zijn gemakkelijke bedrukbaarheid, verbleekt PLA in vergelijking met ABS als het gaat om praktische technische toepassingen. Om te beginnen is het beduidend harder dan ABS, maar dat maakt het ook een stuk brozer. Als je een onderdeel laat vallen dat in PLA is gedrukt, is de kans groot dat het in stukken uiteenvalt.

Ondertussen vertoont ABS een hogere buig- en vloeigrens, waardoor het een stuk taaier is. Hierdoor absorbeert het trillingen en stoten, maar ook schuif- en trekkrachten, beter dan PLA. Interessant is dat ABS dit allemaal bereikt terwijl het lichter is dan PLA voor dezelfde onderdelen die met een vergelijkbare volumetrische dichtheid zijn afgedrukt. Dit maakt ABS het filament bij uitstek voor technische toepassingen waar sterkte en duurzaamheid voorop staan.

Hoewel de hogere afdruktemperaturen die vereist zijn voor ABS het afdrukken moeilijker maken, biedt het ook een superieure temperatuurbestendigheid. Onderdelen die in het PLA-filament zijn gedrukt, vervormen wanneer ze worden blootgesteld aan hitte van meer dan 120 ° F, terwijl ABS-onderdelen 200 ° F kunnen weerstaan ​​​​voordat ze hun structurele integriteit verliezen. Dit maakt ABS onmisbaar voor functionele onderdelen die worden gebruikt in auto-interieurs en motorcompartimenten. De meeste 3D-printeronderdelen worden ook geprint met ABS, vooral wanneer ze in de buurt van warmtebronnen worden gebruikt.

Het grootste nadeel van het gebruik van PLA voor elk functioneel doel is echter de griezelige neiging om te kruipen. Dat verwijst naar de plastische vervorming van PLA onder constante druk- en trekbelastingen. Draai een schroef in een PLA-onderdeel en de samendrukkende kracht zal ervoor zorgen dat het materiaal na verloop van tijd kapot gaat. Als gevolg hiervan moet u de schroef regelmatig opnieuw aandraaien totdat het onderdeel uiteindelijk defect raakt. Hetzelfde fenomeen zorgt er ook voor dat dragende PLA-onderdelen in de loop van de tijd geleidelijk gaan hangen. Dit beperkt het materiaal tot cosmetische componenten en maakt het een slechte keuze voor functionele en technische toepassingen.

Waarom is ABS nog steeds relevant in 3D-printen?

Hoewel traditioneel ABS een uitdaging kan zijn om af te drukken, kunnen veel eenvoudig te printen variaties van ABS-mengsels (zoals eSun's ABS+) met succes worden afgedrukt, zelfs in goedkope printers die zijn ingesloten in eenvoudige kartonnen dozen. Meer stijfheid in uw onderdelen nodig? Met koolstofvezel versterkte ABS-filamenten bieden niet alleen een betere stijfheid en treksterkte, maar ze verminderen ook aanzienlijk het kromtrekken en verbeteren de bedrukbaarheid. Ondertussen verbeteren glasvezelversterkte ABS-filamenten de stijfheid en bedrukbaarheid zonder in te boeten aan taaiheid.

Hoewel zowel PLA als ABS gemakkelijk verf aankunnen, is de laatste beter voor geavanceerde nabewerking. ABS kan om te beginnen gemakkelijker worden geschuurd dan PLA, waardoor het oppervlak gemakkelijker kan worden voorbereid voor gronden en schilderen. De neiging van ABS om op te lossen in aceton voegt echter een geheel nieuwe dimensie toe aan nabewerkingstechnieken. Het verbinden van ABS-onderdelen is een fluitje van een cent met lassen met aceton, wat simpelweg inhoudt dat de pasvlakken worden blootgesteld aan aceton. Aceton damp smoothening techniek is een vrij eenvoudige en toegankelijke methode om laaglijnen van ABS onderdelen volledig te verwijderen om een ​​gladde afwerking te verkrijgen.

ABS is ook redelijk bestand tegen vochtopname, is meestal de goedkoopste filamentoptie en doet dat allemaal terwijl het de mogelijkheid behoudt om extreem snel te worden geprint. In feite is het Voron-assortiment CoreXY-printers (u kunt meer leren in onze Voron beginnersgids) zijn relatief goedkope gesloten machines die speciaal zijn ontworpen om ABS met extreem hoge snelheden te printen. Om dit in perspectief te plaatsen: de Voron 0.1-printer die we onlangs hebben gebouwd, kan ABS printen met oogverblindende snelheden van 200 mm/s terwijl de uitstekende printkwaliteit behouden blijft.

PLA versus ABS: welke moet je kiezen?

Hoewel PLA vergelijkbare niveaus van vochtbestendigheid, kosteneffectiviteit en afdruksnelheid vertoont, is het nog steeds niet geschikt voor technische toepassingen. Het is echter nog steeds aanzienlijk veiliger dan ABS, dat tijdens het printen de neiging heeft om schadelijke VOS (vluchtige organische stoffen) te ontgassen.

Als zodanig is PLA onmisbaar voor beginners om snel en zonder veel frustratie de kneepjes van het 3D-printen onder de knie te krijgen. Het is ook een haalbare optie voor niet-ingesloten printers en voor degenen die alleen cosmetische onderdelen printen. Echter, als je eenmaal je tanden op PLA hebt geknipt, is het de moeite waard om intermediaire filamenten zoals PETG. te verkennen die gemakkelijk printen op niet-afgesloten printers terwijl ze een betere sterkte en hittebestendigheid bieden in vergelijking met PLA.

Hoe u uw energierekening voor 3D-printen aanzienlijk kunt verlagen?

Lees volgende

Over de auteur