تفاوت پلاستیک ABS و PLA برای پرینتر سه بعدی

مواد بسیاری برای چاپگر سه بعدی وجود دارد، اما ABS و PLA دو پلاستیک محبوب در این صنعت هستند. هر دوی این مواد ترمو پلاستیک هستند یعنی با حرارت نرم شده و ذوب می شوند و با سرد شدن دوباره به حالت جامد برمی گردند. این فرآیند می تواند بارها تکرار شود. قابلیت ذوب شدن و تکرار این فرآیند سبب شده است این دو ماده بسیار رایج شوند و به همین دلیل است که بسیاری از پلیمرهایی که روزانه با آنها کار میکنید، ترمو پلاستیک هستند.

با وجود آنکه تعداد بسیاری ماده ترموپلاستیک وجود دارد اما تعداد کمی از آنها برای چاپگر سه بعدی استفاده می شوند، برای آنکه یک ماده بتواند برای چاپگر سه بعدی استفاده شود باید سه آزمون مختلف را طی کند. ابتدا فرآیند اکستروژن فیلامنت پلاستیکی، دوم اکستروژن و ترسیم ـ اتصال در طول فرآیند چاپگر سه بعدی و در نهایت کاربرد نهایی.

برای عبور از هر سه آزمون، خواص ماده، باید سه مهم را برآورد کنند، اول شکلگیری ماده به مواد اولیه خام چاپگر سه بعدی که فیلامنت پلاستیک نام دارد؛ دوم، فرایند باید قطعات دقیقی از نظر فیزیکی و زیبا از نظر بصری چاپ کند؛ و در نهایت، خواص ماده باید با برنامه مورد نظر از نظر استحکام و دوام و براق بودن مطابقت داشته باشد. اغلب، ماده هایی که یکی از این آزمونها را طی میکند، پلی کربنات است، پلی کربنات ماده ی کمتر شناخته شده ای برای چاپ است. برای برخی از برنامه های کاربردی، قدرت و مقاومت در برابر دما باعث میشود که برای چاپ قطعات دقیق و کاملا ذوب شده مناسب باشند.

آزمون اول تولید از رزینهای پلاستیکی به فیلامنت پلاستیکی عالی است که یک فرآیند دقیق و با دقت تحت کنترل است. این نبرد عقل و مهندسی است که پلاستیکی را از توده ای از پلتها با غلظت یکنواخت، فاقد حباب، اندازه پیوسته، میله گرد میگیرد. در اینجا تفاوت کمی بین ABS و PLA وجود دارد؛ اکثر ترمو پلاستیکها می توانند در این آزمون قبول شوند، به طور عمده تنها مدت زمان و میزان هزینه های مورد نیاز برای انجام باقی میماند بنابراین در حالی که هنوز فیلامنت پلاستیکی تولید میشود باعث اجرای مداوم در طول مرحله بعدی، در چاپگر سه بعدی میشود.

اما چند نکته قابل توجه در مورد این دو ماده وجود دارد که نشان میدهد چرا گروه های مختلف یکی را بر دیگری ترجیح می دهند.

ABS و PLA هر دو ذخیره سازی را به بهترین نحو ممکن انجام میدهند اما به شرطی که قبل از استفاده از این مواد یا وقتی که برای مدتی طولانی ذخیره میشوند، برای جلوگیری از جذب رطوبت از هوا در فضایی غیر قابل نفوذ از نظر رطوبت قرار داشته باشند. البته این بدین معنا نیست که اگر پلاستیکی یک هفته در قفسه های یک مغازه بماند از بین برود، اما قرار گرفتن طولانی مدت در محیط مرطوب میتواند تاثیرات مخربی هم بر فرایند چاپ و هم بر کیفیت قطعات پایانی داشته باشد.

ABS – رطوبت زیاد ABS  باعث ایجاد حباب در نوک نازل هنگام چاپ میشود. که کیفیت تصویری قطعه، دقت قطعه، قدرت کاهش مییابد و باعث گرفتگی در نازل میشود.  ABS را می توان به راحتی با استفاده از یک منبع گرم (ترجیحا خشک) مانند دستگاه خشک کن مواد غذایی خشک کرد.

PLA - PLA تا حدودی نسبت به ABS پاسخ متفاوتی به رطوبت میدهد ، علاوه بر حباب در نازل، ممکن است تغییر رنگ و کاهش ویژگیهای قطعه چاپگر سه بعدی هم مشاهده شود چون PLA می تواند با آب در دمای بالا واکنش دهد و منجر به وابسپارش (متضاد واژه بسپارش) شود. در حالی که PLA هم میتواند با استفاده از چیز ساده ای مانند دستگاه خشک کن مواد غذایی خشک شود اما باید توجه داشت که این می تواند نسبت تبلور در PLA را تغییر دهد و احتمالا منجر به تغییر در دمای اکستروژن و دیگر ویژگیهای اکستروژن شود. البته برای اغلب چاپگرهای سه بعدی، این موضوع جای نگرانی ندارد.

بوی فیلامنت چاپگر سه بعدی که در حال چاپ است تا حد زیادی از تولید کننده به تولید کننده با توجه به این موضوع که در قطعات بزرگ چه مقدار تخریب در طول تولید رخ میدهد، متفاوت خواهد بود. هنگامی که به عنوان مثال پلاستیکی تولید میکنیم، برای حفظ یکپارچگی پلیمر نه تنها بر ایجاد قطعات قویتر و دقیقتر بلکه بر بوی کمتر چاپگر سه بعدی هم تاکید داریم. البته، پلاستیکها چیزهای پیچیده ای هستند و متوجه خواهید شد که صرف نظر از نوع پلاستیک یا منبع، دمای چاپ بیشترین تاثیر را بر بو دارد.

ABS - در صورتی که فیلامنت پرینتر سه بعدی ABS باشد، اغلب بوی پلاستیک گرم وجود دارد. هرچند بوی پلاستیک داغ برای بعضی از افراد ناخوشایند است اما اغلب افراد یا آن را متوجه نمیشوند یا این بو را غیر قابل تحمل نمیدانند. اطمینان از تهویه مناسب در اتاقهای کوچک و اینکه ABS استفاده شده خالص و عاری از آلودگی است و گرم شدن تا درجه حرارت مناسب در یک اکسترودر قابل اعتماد می تواند روش موثری برای کاهش بو باشد.

PLA ـ  از آنجایی که   PLA از قند بدست میآید بویی شبیه به روغن پخت و پز نیمه شیرین دارد. هرچند این بو تداعیگر بوی غذای پخته شده در خانه نیست، اما بهرحال از بوی پلاستیک گرم بسیار بهتر است.

هر دو ماده ABS و PLA برای چاپ با دقت بالا مناسب می باشند اما چند نکته قابل توجه در مورد این دو ماده وجود دارد:

ABS – در اکثر موارد، بزرگترین مانع برای ایجاد قطعات دقیق در ABS سطح پیچشی به طرف بالا در تماس مستقیم با بستر چاپ چاپگر سه بعدی است. ترکیب دمای سطح چاپ و حصول اطمینان از صاف بودن، مسطح بودن و تمیزبودن، راه بسیار موثری برای از بین بردن این موضوع است. علاوه بر این، برخی افراد راه حل های مختلفی را یافته اندکه می تواند مفید باشد قبل از اینکه سطح چاپ استفاده شود. به عنوان مثال، مخلوط ABS و استون، یا با اسپری مو.

در میان ویژگیهای خوب برای قطعات ازجمله گوشه های تیز، مانند چرخ دنده ها، اغلب کمی گردی در گوشه وجود دارد. استفاده از پنکه به عنوان خنک کننده فعال در اطراف نازل میتواند گوشه را بهتر کند اما این باعث ریسک خنکی بیش از حد و کاهش چسبندگی بین لایه ها میشود، و در نهایت منجر به ترک در قطعهی نهایی میشود.

PLA - در مقایسه با PLA ، ABS خمیدگی کمتری برای قطعات دارد. به همین دلیل ممکن است با موفقیت بدون بستر گرم چاپ کند و به طور معمول از نوار آبی نقاشان به عنوان سطح چاپ بیشتر استفاده کند. اما از بین بردن کامل بستر گرم می تواند به  پلاستیک امکان خمیدگی جزئی در قطعات بزرگ را بدهد (البته نه همیشه).

PLA هنگامی که حرارت داده میشود و ذوب میشود بیشتر دستخوش تغییر فاز می شود. اگر به طور فعال سرد شود، می توان به راحتی گوشه های تیز را در این حالت چاپ کرد و نگرانی از بابت ترک یا پیچش نداشت. افزایش جریان هم میتواند منجر به اتصال قویتر بین لایه ها و قدرت قطعه چاپ شده شود.

علاوه بر اینکه قطعه باید به دقت ساخته شود، باید بتواند باتوجه به هدفی که به منظور آن ساخته شده است، بکار گرفته شود.

ABS ـ  ABS به عنوان یک پلیمر میتواند به شکل های مختلفی حالت بگیرد و می تواند با مشخصات گوناگونی ظاهر شود. به طورکلی ABS یک پلاستیک محکم همراه با انعطافپذیری معمولی در مقایسه با PLA است. ABS طبیعی قبل از اضافه شدن رنگهای دیگر بژ شیری نرم است. انعطاف پذیری ABS باعث ایجاد قطعات به هم پیوسته یا قطعات به هم چسبیده میشود که کار کردن  با آن آسانتر است. ABS به راحتی پولیش کاری و ماشین کاری می شود. قابل ذکر است، حلال ABS استون می باشد و با استون می توان قطعات با جنس ABS را به هم چسباند، و سطح صاف و براقی را در اثر مالش یا فرو بردن کامل قطعات در استون ایجاد کرد. در مقایسه با PLA، بازیافت ABS بسیار آسانتر است.

ABS بدلیل قدرت، انعطافپذیری، ماشینکاری و مقاومت در برابر درجه حرارت بالاتر، توسط مهندسین و کسانی که از آن استفاده مکانیکی میکنند، انتخاب میشود.

PLA – PLA سرچشمه ای غیر نفتی دارد و از محصولات کشاورزی شامل ذرت ،سیب زمینی و چقندرقند بدست می آید. در حقیقت PLA محیط زیست دوست است  و هیچ آسیبی به محیط زیست نمی زند عمدتا در بسته بندی غذا و حامل های غذا استفاده می شود و می توان آن را با تجهیزات کودسازی به کود تبدیل کرد. با این حال در حیاط خلوت خانگی از بین نمیرود و دچار فرسایش نمیشود. به طور طبیعی شفاف است و می تواند به درجات مختلف زجاجی و کدورت رنگی برسد. همچنین قوی و محکمتر از ABS است که باعث میشود گاهی اوقات کار با قطعات به هم پیوسته پیچیده مشکلتر باشد. به طور کلی، اشیاء چاپ شده با PLA به مراتب شفافتر و براقتر از ABS می باشد. PLA  کمی نسبت به ABS زمان ماشینکاری و پولیشکاری بیشتری نیاز دارد. با توجه به دمای ذوب آن که پایین تر از ABS می باشد برای استفاده در قسمت هایی که دمای بالا دارند مانند ماشین توصیه نمی شود، چون بر اثر گرما دچار تغییر شکل میشود.

در ادامه برای ساده سازی فاکتورهای بسیاری که باعث میشوند استفاده از یک ماده بیش از ماده ای دیگر باشد، مقایسه ایی بین این دو ماده شده است.

ABS - قدرت، انعطافپذیری، ماشینکاری و مقاومت در برابر دماهای بالاتر، ABS  را به پلاستیک محبوبی برای مهندسین و برنامه های کاربردی حرفه ای تبدیل کرده است. اما بوی پلاستیک گرم از معایب پلاستیکهای نفتی است. نیاز اضافی به بستر چاپ گرم شده به این معنی است که چاپگرهای  قادر به چاپ ABS کاملا با اطمینان هستند.

PLA ــ کسانی را که لوازم نمایشی یا کاربردهای کوچک خانگی چاپ میکنند، بدلیل طیف وسیعی از رنگهای قابل دسترس و  ویژگیهای شفافیت و براق بودن از PLA  استفاده میکنند. البته بیشترین مزیت این ماده منشا گیاهی و بوی نیم شیرین آن است. PLA وقتی که به درستی سرد میشود، سرعت بالایی در چاپ، ارتفاع لایه های کمتر و گوشه های چاپ شده تیزتری برای اشیای چاپ شده دارد. با ترکیب این با انحنای کم بر روی قطعات آن را به پلاستیکی محبوب برای چاپگرهای خانگی، علاقمندان به این صنعت و مدارس تبدل کرده است.