PLA לעומת חוטי ABS להדפסת תלת מימד: מה ההבדל?

FDM, או Fused Deposition Modeling, היא טכניקת הדפסה תלת מימדית שעברה בהצלחה מתחום הדפסת תלת מימד מסחרי לצרכני. רוב מדפסות ה-FDM 3D הביתיות יכולות להמיס ולהוציא מגוון רחב של פולימרים תרמופלסטיים לחלקים פונקציונליים וקוסמטיים. עם זאת, רובם המכריע של חובבי הדפסת תלת מימד נשבעים לפולימרי PLA ו-ABS, הנמכרים בסלילי נימה נוחים.

אבל מה הופך את חוטי ההדפסה התלת מימדיים הללו לפופולריים, ואיזה מהם הוא הבחירה הנכונה עבורך?

מענה על השאלה הניואנסית הזו כרוך בהבנת התכונות הפיזיקליות של חומרים אלה וכיצד אלה קשורים לחלקים המודפסים בתלת-ממד. הבה נבטל את המסתורין של החוטים הפופולריים הללו כדי להבין איזה מהם מתאים ביותר לצרכי ההדפסה התלת מימדית שלך.

מהו ABS, ומדוע קשה להדפיס?

ABS, או Acrylonitrile Butadiene Styrene, הוא אחד החומרים המוקדמים ביותר המשמשים כחוטים להדפסת תלת מימד. השם מגיע משלושת הכימיקלים העיקריים המשמשים בייצור הפולימר התרמופלסטי. ניתן לגוון את הרכב הכימיקלים המרכיבים הללו כדי לייצר מגוון תערובות ABS כדי להתאים לצרכים הנדסיים שונים.

ABS נמצא בשימוש נרחב בתעשיית ההזרקה לייצור מוצרי צריכה נפוצים, החל ממכסות מפתח ולבני LEGO ועד לרכיבי רכב ואביזרים לצינורות. העלות הנמוכה והזמינות המוכנה של כדורי ABS גולמיים, בשילוב עם ההיכרות של תעשיית הייצור עם החומר, הבטיחו את אימוצו על ידי תעשיית ההדפסה התלת מימדית המסחרית.

החלק המסחרי חשוב כי ל-ABS יש נטייה להתכווץ כשהחומר מתקרר. זה הופך מדפסות תלת מימד מסחריות המצוידות בתאי הדפסה מחוממים לחובה עבור הדפסת ABS. שמירה על טמפרטורות תא גבוהות מונעת מחלקי ה-ABS להתקרר באמצע ההדפסה ולהתעוות עקב הצטמקות. אחרת קשה להדפיס ABS בצורה מהימנה מבלי לסגור את מדפסת התלת מימד בתא בנייה מחומם.

במשך זמן רב, חלוץ ההדפסה התלת מימדית Stratasys החזיקה בפטנט על תאי הדפסה מחוממים וסגורים. זה הותיר את מדפסות תלת מימד לצרכן לא מסוגלות להדפיס ABS. עם זאת, חובבי הדפסת תלת מימד בעצמך, היו חופשיים לבנות מדפסות עם תאי בנייה מחוממים מבלי להיות מאורב על ידי צבא עורכי הדין של Stratasys. זה הותיר את תעשיית ההדפסה התלת-ממדית הצרכנית ללא אמצעי קיימא להגיע להמונים.

באופן לא מפתיע, התעשייה הגיעה בסופו של דבר עם נימה חדשה שיכולה לשחק היטב עם מדפסות זולות ולא סגורות.

PLA: הדפסת תלת מימד עם גלגלי אימון

PLA, או Polylactic Acid, הוא תרמופלסטי "מתכלה" המיוצר על ידי עיבוד חומרים טבעיים כגון קנה סוכר ועמילן תירס. למרות שהוא עשוי לא לעמוד בטענותיו להיות מתכלה, PLA בכל זאת מפצה על כך בקלות ההדפסה שלו. בעוד ש-ABS זקוקה למדפסת תלת מימד המצוידת במיטה מחוממת המסוגלת להגיע לפחות 200 מעלות צלזיוס, PLA ניתנת להדפסה מושלמת גם על משטחי בנייה לא מחוממים.

רוב חוטי ה-PLA דורשים טמפרטורת זרבובית נמוכה כמו 350 מעלות צלזיוס, אבל ABS צריך לפחות 450 מעלות פרנהייט לזרימת נימה עקבית והידבקות חזקה בין השכבות. טמפרטורות ההדפסה הנמוכות רק מחזקות את האופי המובנה ללא עיוותים של PLA, מה שמקל על הדפסה של חלקי PLA גדולים ללא עיוות ודלמינציה. זה מאפשר להדפיס את החומר ללא מארז, הודות להתנגדות המולדת שלו לנשימות אוויר ולתנודות טמפרטורה. עם זאת, הדפסה של חלקי ABS גדולים מסתכנת בעיוות ובדלמינציה אפילו במדפסות סגורות, אלא אם טמפרטורות התאים נשארות מעל 140 מעלות צלזיוס.

קלות השימוש של PLA משתרעת עוד יותר על יכולתו להתמודד עם תולים תלולים בהרבה מכל חוט הדפסת תלת מימד אחר. זה מאפשר אפילו למדפסות התלת מימד הזולות ביותר להדפיס דגמי תלת מימד מאתגרים ללא סיכון של עיוות. טמפרטורות הזרבובית הנמוכות מאפשרות גם ל-PLA לגשר בקלות, מה שמפחית את התלות בתומכים - ובכך מאפשר אפילו למתחילים מוחלטים להדפיס מודלים תלת מימדיים מסובכים בקלות יחסית.

האופי הסלחני ביותר של חוטי PLA הופך אותם לחיוניים כגלגלי אימון למתחילים. הדפסה עם החומר מצמצמת משמעותית את התסכול הקשור בהדפסת תלת מימד, מה שמעודד מתחילים להתמיד וללמוד טכניקות הדפסה תלת מימדיות מתקדמות בקצב שלהם. בינתיים, אלה פריצות להדפסת תלת מימד אולי יעזור לזרז את העניינים קצת יותר.

PLA לעומת ABS: השוואת מאפיינים פיזיים

אין דבר כזה ארוחת צהריים חינם. הפתגם נכון גם בעולם ההדפסה התלת מימדית. עם כל קלות ההדפסה שלו, PLA מחוויר בהשוואה ל-ABS בכל הנוגע ליישומים הנדסיים מעשיים. בתור התחלה, הוא קשה משמעותית מ-ABS, אבל זה גם הופך אותו להרבה יותר שביר. זרוק חלק מודפס ב-PLA, וסביר להניח שהוא יתנפץ לחתיכות.

בינתיים, ABS מציג חוזק כיפוף ותפוקה גבוהים יותר, מה שהופך אותו להרבה יותר קשה. זה מאפשר לו לספוג רעידות ופגיעות, כמו גם כוחות גזירה ומתיחה, טוב יותר מאשר PLA. מעניין לציין ש-ABS משיג את כל זה בעודו קל יותר מ-PLA עבור אותם חלקים המודפסים בצפיפות נפח דומה. זה הופך את ABS ללהט הבחירה עבור יישומים הנדסיים שבהם חוזק ועמידות הם בעלי חשיבות עליונה.

בעוד שטמפרטורות ההדפסה הגבוהות הנדרשות על-ידי ABS מקשות על ההדפסה, היא גם מעניקה עמידות גבוהה לטמפרטורה. חלקים המודפסים בחוט PLA מתעוותים כאשר הם נחשפים לחום העולה על 120 מעלות צלזיוס, בעוד שחלקי ABS יכולים לעמוד בפני 200 מעלות פרנהייט לפני איבוד שלמותם המבנית. זה הופך את ה-ABS הכרחי עבור חלקים פונקציונליים המשמשים בפנים המכוניות ובתאי המנוע. רוב חלקי המדפסת התלת מימדית מודפסים גם באמצעות ABS, במיוחד כאשר הם פרוסים בסמיכות למקורות חום.

עם זאת, החיסרון הגדול ביותר בשימוש ב-PLA לכל מטרה פונקציונלית היא הנטייה המדהימה שלו לזחול. זה מתייחס לעיוות הפלסטי של PLA תחת עומסי דחיסה ומתיחה קבועים. הדק בורג לחלק PLA, וכוח הלחיצה יגרום לחומר להימחק לאורך זמן. כתוצאה מכך, תצטרך להדק מחדש את הבורג על בסיס קבוע עד שהחלק ייכשל בסופו של דבר. אותה תופעה גורמת גם לחלקי PLA נושאי עומס לצנוח בהדרגה עם הזמן. זה מגביל את החומר לרכיבים קוסמטיים, והופך אותו לבחירה גרועה עבור יישומים פונקציונליים והנדסיים.

מדוע ABS עדיין רלוונטי בהדפסת תלת מימד?

למרות ש-ABS מסורתי עשוי להיות מאתגר להדפסה, הרבה וריאציות קלות להדפסה של תערובות ABS (כגון ABS+ של eSun) מדפיסות בהצלחה אפילו במדפסות זולות סגורות בקופסאות קרטון פשוטות. צריך יותר קשיחות בחלקים שלך? חוטי ABS מחוזקים בסיבי פחמן לא רק מציעים קשיחות וחוזק מתיחה טובים יותר, אלא הם גם מפחיתים באופן משמעותי את העיוות ומשפרים את יכולת ההדפסה. בינתיים, חוטי ABS מחוזקים בסיבי זכוכית משפרים את הקשיחות וההדפסה מבלי לוותר על הקשיחות.

בעוד שגם PLA וגם ABS יכולים לקחת צבע בקלות, האחרון טוב יותר עבור עיבוד מתקדם מתקדם. ניתן לשייף ABS בקלות רבה יותר מ-PLA בתור התחלה, מה שמקל על הכנה של פני השטח עבור תחול וצביעה. עם זאת, הנטייה של ABS להתמוסס באציטון מוסיפה מימד חדש לגמרי לטכניקות שלאחר עיבוד. חיבור חלקי ABS הוא משב רוח עם ריתוך אצטון, שפשוט כולל חשיפת משטחי התאמה לאציטון. טכניקת החלקת אדי אצטון היא שיטה פשוטה ונגישה למדי להסרה מלאה של קווי שכבות מחלקי ABS כדי להגיע לגימור חלק.

ABS גם עמיד למדי בפני ספיגת לחות, הוא בדרך כלל אפשרות הנימה הזולה ביותר, והוא עושה את כל זה תוך שמירה על היכולת להיות הדפסה מהירה במיוחד. למעשה, מגוון המדפסות של Voron של CoreXY (תוכל ללמוד עוד ב- מדריך למתחילים של Voron) הן מכונות סגורות זולות יחסית שתוכננו במיוחד להדפיס ABS במהירויות מהירות במיוחד. כדי לשים את זה בפרספקטיבה, מדפסת Voron 0.1 שבנינו לאחרונה יכולה להדפיס ABS במהירויות מענגות עיניים של 200 מ"מ לשנייה תוך שמירה על איכות הדפסה מעולה.

PLA לעומת ABS: באיזה מהם כדאי לבחור?

בעוד PLA מציג רמות דומות של עמידות לחות, עלות-תועלת ומהירות הדפסה, הוא עדיין לא מתאים ליישומים הנדסיים. עם זאת, הוא עדיין בטוח יותר באופן משמעותי מ-ABS, הנוטה להוצאת VOC מזיקים (תרכובות אורגניות נדיפות) בזמן ההדפסה.

ככזה, PLA חיוני למתחילים ללמוד במהירות את חבלי ההדפסה בתלת מימד ללא תסכול רב. זוהי גם אפשרות מעשית עבור מדפסות לא סגורות ולמי שמדפיסים רק חלקים קוסמטיים. עם זאת, לאחר שחתכת את השיניים שלך ב-PLA, כדאי לחקור חוטי ביניים כגון PETG המדפיסים בקלות במדפסות לא סגורות תוך מתן חוזק ועמידות בחום טובים יותר בהשוואה ל PLA.

כיצד להפחית באופן משמעותי את חשבון האנרגיה שלך בהדפסת תלת מימד

קרא הבא

על הסופר