PLA vs. Filamenti ABS per la stampa 3D: qual è la differenza?

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 queste si riferiscono alle parti stampate in 3D. Demistificare questi filamenti popolari per capire quale si adatta meglio alle tue esigenze di stampa 3D.

Che cos'è l'ABS e perché è difficile da stampare?

L'ABS, o acrilonitrile butadiene stirene, è uno dei primi materiali utilizzati come filamenti per la stampa 3D. Il nome deriva dalle tre sostanze chimiche primarie utilizzate nella produzione del polimero termoplastico. La composizione di questi componenti chimici può essere variata per produrre una varietà di miscele di ABS per soddisfare le diverse esigenze ingegneristiche.

L'ABS è ampiamente utilizzato nell'industria dello stampaggio a iniezione per realizzare prodotti di consumo comuni, che vanno da copritasti e mattoncini LEGO a componenti di automobili e raccordi per tubi. Il basso costo e la pronta disponibilità dei 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 tende a restringersi man mano che il materiale si raffredda. Ciò rende le stampanti 3D commerciali dotate di camere di stampa riscaldate obbligatorie per la stampa di ABS. Il mantenimento di temperature elevate della camera evita che le parti in ABS si raffreddino durante la stampa e si deformino 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 camere di stampa riscaldate e chiuse. Ciò ha reso le stampanti 3D consumer incapaci di stampare ABS. Gli appassionati di stampa 3D fai-da-te, tuttavia, erano liberi di costruire stampanti con camere di costruzione riscaldate senza subire un'imboscata dall'esercito di avvocati di Stratasys. Ciò ha lasciato l'industria della stampa 3D di consumo senza mezzi praticabili 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 rotelle

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. Sebbene possa non essere all'altezza delle sue pretese di essere biodegradabile, il PLA lo compensa comunque con la sua facilità di stampa. Mentre l'ABS necessita 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 ha bisogno di almeno 450 ° F per un flusso costante del filamento e una forte adesione tra gli strati. Le temperature di stampa più basse rafforzano solo la natura intrinseca di deformazione del PLA, facilitando la stampa di grandi parti in PLA senza deformazioni e delaminazioni. Ciò consente di stampare il materiale senza custodia, 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 più basse degli ugelli consentono inoltre al PLA di collegarsi facilmente, il che riduce la dipendenza dai supporti, consentendo così anche ai principianti assoluti di stampare modelli 3D complicati con relativa facilità.

La natura estremamente tollerante dei filamenti PLA li rende indispensabili come ruote da allenamento per i principianti. La stampa con il materiale riduce significativamente la frustrazione associata alla stampa 3D, che incoraggia i principianti a perseverare e ad apprendere tecniche di stampa 3D avanzate al proprio ritmo. Intanto questi Trucchi per la stampa 3D potrebbe aiutare a velocizzare ulteriormente le cose.

PLA vs. ABS: confronto delle proprietà fisiche

Non esiste un pranzo gratis. 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 pratiche di ingegneria. Per cominciare, è significativamente più duro dell'ABS, ma questo lo rende anche molto più fragile. Lascia cadere una parte stampata in PLA ed è molto probabile che si rompa in pezzi.

Nel frattempo, l'ABS mostra una maggiore resistenza alla flessione e allo snervamento, il che lo rende molto più resistente. Ciò gli consente di assorbire vibrazioni e urti, nonché forze di taglio e trazione, meglio del PLA. È interessante notare che l'ABS ottiene tutto questo pur essendo più leggero del PLA per le stesse parti stampate a densità volumetrica simile. Questo rende l'ABS il filamento preferito per le applicazioni ingegneristiche in cui la resistenza e la durata sono di primaria importanza.

Sebbene le temperature di stampa più elevate richieste dall'ABS rendano più difficile la stampa, offre anche una resistenza alla temperatura superiore. Le parti stampate nel filamento PLA si deformano se esposte a un 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. Anche la maggior parte delle parti della stampante 3D viene stampata utilizzando l'ABS, soprattutto 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 misteriosa 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 provocherà la rottura del materiale nel tempo. Di conseguenza, dovrai serrare nuovamente la vite regolarmente fino a quando la parte non si guasta. Lo stesso fenomeno fa sì che 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 delle miscele di ABS (come l'ABS+ di eSun) stampano con successo anche con stampanti economiche racchiuse in semplici scatole di cartone. Hai bisogno di più rigidità nelle tue parti? I filamenti in 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 in ABS rinforzati con fibra di vetro migliorano la rigidità e la stampabilità senza sacrificare la robustezza.

Sebbene sia il PLA che l'ABS possano assorbire facilmente la vernice, quest'ultimo è migliore per la post-elaborazione avanzata. L'ABS può essere levigato più facilmente del PLA per cominciare, 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 ad 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 dell'umidità, di solito è l'opzione di filamento più economica e fa tutto ciò pur mantenendo la capacità di essere stampato estremamente velocemente. Infatti, la gamma Voron di stampanti CoreXY (puoi saperne di più nel ns 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 è in grado di stampare ABS a velocità incredibili di 200 mm/s, pur mantenendo un'eccellente qualità di stampa.

PLA vs. ABS: quale scegliere?

Sebbene il PLA mostri 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 rilasciare COV (composti organici volatili) dannosi durante la stampa.

In quanto tale, il PLA è indispensabile per i principianti per imparare rapidamente le corde della stampa 3D senza troppe frustrazioni. È anche un'opzione praticabile per le stampanti non chiuse e per coloro che stampano solo parti cosmetiche. Tuttavia, una volta che ti sei fatto le ossa con il PLA, vale la pena esplorare i filamenti intermedi come il PETG che stampano facilmente su stampanti non chiuse mentre offrono una migliore resistenza e resistenza al calore rispetto a PLA.

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