https://i2.wp.com/makerplus.ru/wp-content/uploads/2016/05/black-pla-plastik-rec.jpg?w=800

Какой пластик выбрать при печати моделей на 3D принтере? Среди широкого выбора материалов покупатели выбирают два вида пластика – ABS или PLA. С ними работают практически все модели печатающих устройств, которые выпускают сейчас производители, и которые представлены на сайте http://makerplus.ru . Но, какой из них выбрать, какой пластик лучше ABS или PLA?

Особенности материалов
ABS
ABS (акрилонитрилбутадиенстирол) считается одним из самых распространенных видов пластика, который подходит для использования в принтерах трехмерной печати. Его основные преимущества – доступная стоимость, эластичность. Кроме того, этот пластик выпускается в широкой цветовой гамме. Поэтому он подходит для создания цветных объемных фигур. На сайте http://makerplus.ru/category/3d-plastic можно посмотреть, в каких цветах выпускается АБС пластик.

Рабочие характеристики материала:

• хорошая химическая стойкость;
• материал непрозрачный;
• хорошая гальванизация;
• рабочая температура материала от 210 до 270 ºC.

PLA
PLA (полилактид) производится из органического сырья. Для его производства используется тростник, злаковые, кукуруза. В этом заключается существенная между пластиками ABS и PLA разница. Если акрилонитрилбутадиенстирол является синтетическим полимером, то полилактид экологически чистый материал.

Рабочие характеристики PLA:

• может быть как прозрачным, так и непрозрачным;
• низкий коэффициент трения;
• безвреден для окружающей среды;
• рабочая температура пластика от 180 до 190 ºC;
• температура стеклования материала – 55 ºC.

Чем отличается ABS пластик от PLA

• акрилонитрилбутадиенстирол обладает хорошей гибкостью, в то время как полилактид обладает большей жесткостью. Но даже то, что PLA является жестким материалом, не мешает изготавливать из него объемные фигуры на принтере;
• АБС может сильно деформироваться при использовании. При нагревании этот пластик расширяется, что приводит к его перекосу. При охлаждении он значительно уменьшается в размерах. Проблему деформации пластика из-за перепадов температуры производители 3D принтеров решили комплектацией их подогреваемой платформой. ПЛА не подвержен деформациям при печати. И в этом его преимущество;
• срок службы отпечатанных моделей из ABS длительный. Изделия, изготовленные из синтетического полимера, не разрушаются со временем, на них не появляется повреждений. И это плюс этого пластика. Изготовленный из органического сырья PLA обладает меньшим сроком годности. Изделия из него начинают разлагаться примерно через 1 – 2 года, в результате чего происходит их разрушение;
• продукция из синтетического материала обладает высокой прочностью, стойкостью к повреждениям. Модели, напечатанные из органического пластика, хрупкие;
• АБС легче шлифуется, чем ПЛА, который практически не поддается обработке после застывания. Зато из пластика PLA легко создавать объемные фигуры с острыми углами. Из-за повышенной пластичности создать модель с прямыми или острыми углами из ABS трудно, они получаются скругленными;
• несмотря на свою безопасность, акрилонитрилбутадиенстирол при печати может выделять резкий запах. Полилактид тоже пахнет при нагревании, но у него приятный и спокойный аромат.

Какой пластик лучше ABS или PLA для печати трехмерных моделей?
Какой пластик для 3D принтера выбрать? Это зависит от того, какое по форме изделие нужно напечатать, для каких целей оно производится, как долго оно должно служить без потери своего товарного вида. Так как АБС обладает большой стойкостью к механическим повреждениям и длительным сроком службы за счет своей синтетической основы, именно его выбирают многие покупатели, которые имеют профессиональные 3D принтеры. Если объемные модели создаются для себя или для кратковременной демонстрации, на них в процессе эксплуатации не будут оказываться физические нагрузки, то вполне можно использовать и PLA.

Итак вопрос первый и пожалуй самый популярный:

Что лучше PLA или ABS? Какой материал выбрать для 3D печати?

Для ответа на этот вопрос давайте подробнее рассмотрим химические и физические свойства обоих филаментов отдельно.

Благодаря своей прочности, эластичности, легкости в обработке и устойчивости к высоким температурам этот пластик используется преимущественно инженерами, а также для профессиональной печати. Поскольку ABS производится из нефтепродуктов, некоторым может не понравится запах горячего материала. Кроме того, ABS требует использования подогреваемой печатной платформы, а это значит, что некоторые принтеры просто не способны обеспечить сколько-нибудь надежный результат при работе с ABS.

ABS не поддается биоразложению, но прочнее PLA. Температура печати ABS ~220-260 °C, материал подвержен усадке и деформации, поэтому для печати требуется подогреваемая платформа.

• Деформация изделия может происходить по двум причинам: недостаточный нагрев рабочей платформы или неправильная калибровка по оси z.
• Температура платформы должна быть не ниже 80 °C и зависит от модели принтера.
• ABS долговечнее, чем PLA
• Волокно выпускается диаметром 1,75 мм и 2,85 мм

Преимущества пластика ABS

• ABS (сокращенное обозначение от акрилонитрил-бутадиен-стирола) — это распространенный термопласт, который производится из нефтепродуктов. Например из ABS-пластика сделаны детали конструктора LEGO.
• В сравнении с PLA-пластиком ABS больше склонен к выделению ультрадисперсных частиц (УДЧ). Рекомендуется хорошая вентиляция.
• При экструзии появляется слабый запах жженого пластика.
• В зависимости от технических характеристик и цвета материала температура экструзии варьируется от 220 до 260 градусов Цельсия.
• Детали из ABS более гибкие и менее хрупкие, чем детали из PLA.
• Как правило, изделия из ABS-пластика имеют более глянцевую поверхность, чем изделия из PLA.
• ABS становится мягким при температуре около 100 °C (температура тепловой деформации), то есть обладает более высокой теплостойкостью, чем PLA.
• ABS имеет более низкий коэффициент трения в сравнении с PLA и требует немного меньше усилий при экструдировании.
• ABS может считаться «традиционным» типом волокна, поскольку его начали использовать для трехмерной печати еще до появления пластика PLA.

Рекомендуемый диапазон температур при печати из ABS-пластика составляет от 235 °C до 255 °C. Поскольку каждый настольный 3D-принтер имеет собственные уникальные характеристики, может потребоваться небольшая корректировка температурного режима для достижения наилучших результатов. Чтобы получить оптимальные результаты печати, необходимо учитывать такие параметры, как диаметр сопла вашего 3D-принтера, скорость печати и высота слоя.

При печати из ABS-волокна рекомендуется использовать подогреваемую платформу. ABS подвержен деформации, что затрудняет печать из данного материала без подогрева стола. Идеальная температура печатной платформы — от 80 °C до 110 °C. Следует учитывать, что при слишком сильном нагреве ABS-пластик начинает деформироваться, поэтому после печати нескольких первых слоев рекомендуется немного снизить температуру печатной платформы.

Одним из важнейших факторов для получения наилучших результатов печати является хорошая адгезия первого слоя. Существует ряд хитростей, помогающих улучшить прилипание первого слоя вашей модели из ABS к печатной платформе 3D-принтера.

• Используйте полиимидную ленту ( или ПЭТ). ABS-пластик обычно лучше прилипает к полиимидной пленке, чем к печатной платформе. При подготовке платформы ленту рекомендуется накладывать не внахлест, а с небольшими промежутками. Полосы, заходящие внахлест на соседний слой, могут вызывать сложности при дальнейшем процессе печати.
• Покройте печатную платформу или просто лаком для волос. ABS-пластик особенно хорошо прилипает к лакам для волос сверхсильной фиксации.
• Нанесите на платформу жидкий ABS. Растворите небольшую порцию ABS в 50 мл ацетона. При этом ацетон помутнеет. Чтобы улучшить прилипание к печатной платформе, покройте ее тонким слоем полученной мутной смеси ABS с ацетоном. Однако не следует делать раствор ABS слишком концентрированным, поскольку это вызовет слишком сильное прилипание печатных моделей и крайне затруднит их отделение.
• ПЭТ-пленка или лента , как правило, не оставляют следов на печатной платформе.
• и раствор ABS в ацетоне оставляют следы на печатной платформе.

Широкая цветовая гамма, возможность изготовления полупрозрачных деталей и гладкая поверхность привлекают пользователей, печатающих выставочные модели или небольшие изделия для использования в быту. Многим нравится растительное происхождение материала и его сладковатый запах, более приятный, чем у ABS. При надлежащем охлаждении PLA позволяет печатать с более высокой максимальной скоростью, меньшей высотой слоя и более острыми углами. Благодаря этим преимуществам в сочетании с низкой деформацией PLA-пластик чаще выбирают для домашних и школьных принтеров, а также любительской печати.

Биоразлагаемый пластик, производится из кукурузы. Температура печати ~ 180-230 °C, материал не подвержен деформации, что позволяет печатать большие детали без использования подогреваемой платформы.

• PLA обладает более высокой текучестью, чем ABS — заряженное в принтер волокно подтекает при разогретом сопле.
• Для любой модели принтера требуется зазор между соплом и платформой ~0,2 мм (примерно на толщину листа бумаги).
• Учитывая низкую температуру плавления, не стоит оставлять изделие из PLA-пластика в автомобиле в жаркий летний день: оно может деформироваться!
• PLA пластик выпускается диаметром 1,75 мм и 2,85 мм

Преимущества пластика PLA

• PLA (сокращенное обозначение полимолочной кислоты) — это пластик, получаемый из крахмалистого растительного сырья, такого как кукуруза и сахарный тростник.
• Он поддается биоразложению и не склонен к выделению ультрадисперсных частиц (УДЧ).
• При экструдировании появляется едва заметный, но довольно приятный сладкий запах.
• В зависимости от технических характеристик и цвета материала температура экструзии варьируется от 160 °C до 220 °C.
• Изделия из PLA обладают большей жесткостью в сравнении с изделиями из ABS (ABS-пластик более гибкий).
• В целом, изделия из PLA имеют слегка глянцевую поверхность.
• PLA-пластик в меньшей степени подвержен деформации при печати и намного превосходит ABS по адгезии.
• PLA становится мягким при температуре около 60 °C (температура тепловой деформации).
• PLA требует немного больше усилий при экструдировании за счет более высокого коэффициента трения в сравнении с ABS.
• PLA-пластик начал использоваться для трехмерной печати методом послойного наплавления (FDM) позднее и имеет многообещающие перспективы.

Рекомендуемая температура печати PLA-пластика ~ 180-230 °C. И опять же поскольку каждый настольный 3D-принтер имеет собственные уникальные характеристики, может потребоваться небольшая корректировка температурного режима для достижения наилучших результатов. Чтобы получить оптимальные результаты печати, необходимо учитывать такие параметры, как диаметр сопла вашего 3D-принтера, скорость печати и высота слоя.

PLA-пластик гораздо меньше подвержен деформации в сравнении с ABS. Поэтому его можно использовать как с подогреваемой платформой, так и без нее. Тем не менее, если в вашей модели 3D-принтера предусмотрен подогрев платформы, рекомендуется установить температуру платформы на 40-50 °C.

Для PLA также очень важна хорошая адгезия первого слоя. И в случае с PLA пластиком тоже есть свои хитрости, помогающие улучшить прилипание первого слоя вашей модели из PLA к печатной платформе .

• Синяя маскировочная лента (). Модели из PLA-пластика особенно хорошо прилипают к синей маскировочной ленте. При подготовке платформы ленту рекомендуется накладывать не внахлест, а с небольшими промежутками.
• Полосы, заходящие внахлест на соседний слой, могут вызывать сложности при дальнейшем процессе печати. Мы провели испытания широкого ассортимента маскировочных лент и выяснили, что наилучшие результаты получаются при использовании синей маскировочной ленты 3M или Eurocel.
• Покройте печатную платформу или просто лаком для волос. Как и ABS, PLA-пластик особенно хорошо прилипает к лакам для волос сверхсильной фиксации.
• Синяя маскировочная лента (), как правило, не оставляет следов на печатной платформе. А следы на платформе оставляет.

Какой 3D пластик выбрать для печати: PLA или ABS?

Это пожалуй основные параметры и особенности, по которым мы можем подобрать пластик для 3D ручки. Давайте резюмируем всё выше сказанное:

Определимся, что мы хотим создавать с помощью 3D ручки. Создавать объемные и многослойные модели в принципе можно и PLA и ABS пластиком.

• Хотим оздавать модели имеющие острые, менее 90 градусов углы - тогда наш выбор PLA пластик. С ABS будет работать сложнее.
• Если же необходимо нарисовать свободно стоящие объекты, спирали, вертикали - тут наш выбор за ABS. И также если стоит задача создать модель с гибкими деталями, то стоит присмотреться к ABS.

Как хранить пластик для 3D печати?

Поскольку качество материала может изменяться под воздействием света, температуры и влажности, рекомендуется хранить волокно в плотно закрытой таре с влагопоглотителем — например, чашкой риса или лучше с пакетами силикагеля. При таком хранении качество материала остается стабильным в течение как минимум одного года.

На этом мы думаем в вопросе выбора пластика между ABS и PLA можно ставить точку. Хотя... 3D пластики это не только и , есть же еще, например . Но о нём мы поговорим в следующей статье.

Пистолетный выстрел послужил сигналом создать бизнес.

Дабы развеять мифы о том, что катушки с пластиком для 3d-принтеров растут на деревьях можно только покупать и перепродавать, а так же о том, что достаточно купить «все-в-одном» экструдер и начать свой бизнес, я отправился на разведку к московским производителям ABS и PLA (и HIPS). Действительно, я попал в профессиональный цех с промышленным оборудованием, с измерительными и управляющими приборами высокой точности, высокими стандартами к чистоте (ибо процесс производства очень ответственный) и общительными основателями (готовыми делиться знаниями с любознательной и думающей аудиторией), у которых куча технокреативных идей и планов по захвату мира рынка. (+5 к уровню национальной гордости)

Как рассказал мне со-основатель компании: «Сначала мы увидели распечатанный нож для фруктов, и очищенный им от кожуры апельсин, затем шоком было видео с пистолетом Коди Уилсона и понеслось...»
В то время когда я написал на Хабре первые 2 статьи про 3d-принтеры (весна 2013), эти ребята уже начали создавать бизнес по производству пластика. Интересно, что и мне и им пришла в голову аналогичная идея, как можно дополнить поговорку, мол, человек может бесконечно смотреть на огонь, воду, как работает другой человек и на то, как печатает 3d-принтер.

Полилакти́д (ПЛА, PLA) - биоразлагаемый, биосовместимый, термопластичный, алифатический полиэфир, мономером которого является молочная кислота. Сырьем для производства служат ежегодно возобновляемые ресурсы, такие как кукуруза и сахарный тростник. Используется для производства изделий с коротким сроком службы (пищевая упаковка, одноразовая посуда, пакеты, различная тара), а также в медицине, для производства хирургических нитей и штифтов.



Под катом - основные этапы превращения сырья в катушки с PLA для 3d-принтеров

Панорама цеха

Справа налево

Жила была кукурузка, потом ее перерабатывают в такие вот шарики и кладут в такие коробки


Из тонны сырья получается около 900 кг пластика


Так как это натурпродукт, он побаивается света и влаги, поэтому его оберегают вот таким мешком и куском силикагеля

А это «пылесос», которым зачерпывают 100 кг «кукурузных шариков» и отправляют в контейнер

Здесь сырье сушится, при этом запах стоит как в кондитерской

Добавляем «щепотку» красителя (тоже полностью натуральный, австрийское качество)

Здесь сырье разогревается и превращается в вязкую массу.
Под давление вала пропускаем сквозь нагревательные элементы.

Диаметр выходного отверстия «топки» около 3 мм, пластик приобретает нужный диаметр (1,75 мм) за счет того, что его тут же тянут, причем тяга очень точно настраивается

Ванна для охлаждения. Для ABS и PLA разные температуры

Диаметр остывшего пластика измеряется лазерным прибором. Установлена допустимая погрешность диаметра нити ±0,03 мм

Дистанционный мониторинг диаметра пластика

Cкорость протяжки нити через лазер 55 метров в минуту

Управление тягой. Именно тяга создает нужный диаметр. При помощи этого узла можно очень точно подбирать тягу моторов и тем самым регулировать диаметр пластика.

«Веретено» - управляет скоростью наматывания на катушку. Нет на КАТУШКУ.

Вот это - КАТУШКА.

Без пластика


Важно отметить равномерность заполнения катушки

После того как большая катушка заполнится, ее снимают и перематывают нить на маленькие (привычные для всех) катушки.
Обычные катушки попадают в заботливые руки девушки, которая комплектует коробку


Пакетик, защищающий от пыли, силикагель , защищающий от влаги, плотная коробка, защищающая от прямых солнечных лучей и наклейки. На наклейках указаны рекомендуемая температура плавления (для ABS и PLA они разные), диаметр нити, вес и материал.

Отсюда они отправятся по всей Москве и странам СНГ

Чистота

На что я обратил внимание - в цеху очень чисто, приняты все меры, чтобы было как можно меньше пыли: заклеены скотчем окна, часто делается уборка, используется жидкость-антистатик, особо важные места укрываются полиэтиленом.

растворимый пластик

высокопрочный полистирол (HIPS), который по своим характеристикам очень напоминает обычный ABS (под который Rep 2X «оптимизирован»). HIPS растворяется в лимонене, веществе на цитрусовой основе. Сложные объекты можно печатать стандартным ABS или PLA, а HIPS использовать в качестве материала для поддержек. Конечный продукт погружается в ванну с лимоненом, где HIPS растворяется за несколько часов. Кроме того, HIPS имеет близкую рабочую температуру, хорошо клеится к ABS и платформе. Расход лимонена нужен маленький, так как большая часть поддержки обычно удаляется руками. Лимоненная ванна – слегка более сложная процедура, чем если бы это была обычная вода, но у нее есть свой плюс: после купания деталь пахнет лимоном.

Пара советов как выбрать хороший пластик.
PLA очень чувствителен к режиму хранения (в темноте, сухости и без пыли). Прутик должен быть чистый без вкраплений, ровный, без отслоений, на поверхности - лёгкий блеск.


Наличие инородных тел проверяется в месте разрыва. Если поднатужиться и разорвать кусочек пластика (а рвется там где «тонко»), то место разрыва должно быть однородным - это признак хорошего качества.

Долговечность/биоразалагаемость

(картинка для инвесторов-экологов)

А вот данные похожие на правду

Примеры из PLA

Из всех известных видов сырья наиболее распространенной является полимерная пластмасса двух видов: abs и pla пластик. Это термопластики, которые расплавляются при высокой температуре и затвердевают при остывании. Из них можно изготавливать любые изделия.

Физические характеристики АБС и ПЛА

Оба вида пластика могут принимать любые формы , но между ними есть несколько существенных различий.

Пластик ABS:

1. При печати острых углов немного закругляется, что снижает качество изделия. Эту проблему можно устранить при помощи обычного вентилятора.
2. АБС-пластик менее эластичен по сравнению с пластиком ПЛА.

Пластик PLA:

1. Работать легче, он эластичный и имеет меньше повреждений в процессе печати.
2. При нагревании его консистенция более жидкая и гибкая. Благодаря этому можно создавать мелкие детали или хорошо проработанные фигурки.

Основные характеристики

1. ABS пластик легко принимает разные формы , он пластичен и гибок.
2. Работать с изделиями из этого материала просто: они легко шлифуются и подвергаются механическому воздействию.
3. Это крепкий, термостойкий и гибкий материал.

1. Пластик ПЛА изготавливается из растительных продуктов и является экологически чистым материалом, совершенно безвредным для человека и окружающей среды.
2. Применяется для изготовления упаковок в пищевой промышленности . По своим характеристикам пластик PLA является жестким, но работать с ним не сложно.
3. В готовом изделии трудно поддается шлифовке и обработке.

Заключение

PLA – это богатый выбор цветов, приятный глянцевый вид изделий и возможность производства прозрачных частей. Используется в домашних условиях для печати небольших бытовых предметов или игрушек.

Большинство пользователей ПЛА пластика ценят его за экологичность и безопасность для человека. При грамотном использовании скорость печати ПЛА пластиком может быть довольно высокой. При работе материал дает высокую точность проработки деталей.

Благодаря хорошим физическим показателям пластик PLA получил признание у многих пользователей, имеющих домашний 3D принтер.

ABS – прочный, эластичный, устойчивый к высоким температурам и поддающийся механическому воздействию материал.

При нагревании принимает жидкую консистенцию и выделяет запах горелого пластика. Требует дополнительно нагретой рабочей поверхности для работы, поэтому он не может использоваться каждой моделью трехмерных принтеров.

Требует дополнительного контроля над процессом печати.

PLA-пластик (ПЛА) - биоразлагаемый, биосовместимый, термопластичный, алифатический полиэфир, мономером которого является молочная кислота.

PLA-пластик, или полилактид, является наиболее биологически совместимым и экологически чистым изо всех материалов, применяемых в 3D-принтерах. Его популярность обусловлена сразу несколькими причинами.

Главное достоинство PLA-пластика – его экологичность. По структуре он представляет собой полностью биоразлагаемый термопластичный полиэфир — полимер молочной кислоты, полученной в процессе переработки кукурузы, крахмала, целлюлозы, сахарного тростника. Этим и объясняется появление полусладкого запаха при нагревании полилактида в процессе 3D-печати. Не токсичность материала позволяет проводить процесс печати даже в слабопроветриваемых помещениях.

PLA-пластик по праву считается одним из наиболее перспективных материалов, ведь для его синтеза используют ресурсы, которые ежегодно возобновляются. По мнению многих специалистов, упаковки, напечатанные полилактидом, вскоре смогут заменить обычные бионеразлагаемые аналоги. При производстве PLA-пластика в атмосферу выбрасывается вдвое меньше, по сравнению с производством полимеров на нефтяной основе, углекислого газа. При этом также на 35% сокращается использование ископаемых ресурсов.

Биоразлагаемость PLA-пластика является и основным недостатком этого материала. Напечатанные с использованием полилактида модели не могут похвастаться долговечностью – под воздействием солнечного света и влаги они полностью разлагаются в период от месяца до двух-трех лет. По этой причине PLA-пластик не используется для печати функциональных деталей. Однако, детали из PLA пластика имеют хорошее скольжение, из него можно делать подшипники скольжения.

PLA-пластик идеально подходит для производства различных сувениров и одноразовых изделий (упаковка для пищи, одноразовая посуда, пакеты). В медицине полилактид применяют при производстве штифтов и хирургических нитей. Изделия из PLA выглядят более гладко, с глянцевым отблеском.

Еще одной положительной особенностью PLA-пластика является относительно низкая температура плавления, примерно равная 170-180 °C. Благодаря этому заметно повышается энергоэффективность 3D-печати, а также появляется возможность использовать для печати недорогое алюминиевые или латунные сопла. Экструзия PLA проводится при немного меньшей температуре – 150-160 °C.

Для лучшего прилипания изделия из PLA пластика к рабочему столику используют термостойкую малярную ленту или полиимидную пленку (каптон).

Недостатком полилактида является медленное застывание – стеклование происходит при температуре приблизительно 50 °C. Это нужно учитывать при для печати пластиком PLA. Лучше всего подойдет устройство с открытым типом корпуса, оснащенное дополнительным воздушным охлаждением для более быстрого стеклования изделий. Желательно, чтобы рабочая платформа снизу подогревалась, иначе при печати больших объектов есть риск деформации модели. Однако, в отличии от , нагрев рабочей платформы не обязателен, небольшие изделия можно печатать на холодном столике.

Еще одним преимуществом PLA является низкий коэффициент усадки. Это позволяет проводить печать с высоким разрешением, создавать геометрически сложные модели, что трудно сделать, например, при печати ABS пластиком. К тому же, изделия из полилактида практически не нуждаются в дополнительной обработке, и они сразу готовы к эксплуатации. Объекты, напечатанные из PLA, можно окрашивать акриловыми красками.

Минусом PLA пластика является его повышенная хрупкость и жесткость, поэтому в отличии от ABS, удаление поддержек из PLA при печати на одноэкструдерных 3D-принтерах является крайне трудоемкой процедурой.

Физико-механические характеристики PLA (ПЛА) пластика:

Температура плавления	173-178°C
Температура размягчения	50°C
Твердость (по Роквеллу)	R70-R90
Относительное удлинение при разрыве	3,8%
Прочность на изгиб	55,3 МПа
Прочность на разрыв	57,8 МПа
Модуль упругости при растяжении	3,3 ГПа
Модуль упругости при изгибе	2,3 ГПа
Температура стеклования	60-65°C
Плотность	1,23-1,25 г/см³
Минимальная толщина стенок	1 мм
Точность печати	± 0,1%
Размер мельчайших деталей	0,3 мм
Усадка при изготовлении изделий	нет
Влагопоглощение	0,5-50%