Alles wat u moet weten over ABS-filament en 3D-printen

Overzicht

Technische kunststoffen zijn industriële thermoplasten die worden gebruikt als onderdelen of behuizingen in verschillende toepassingen. Ze vertonen superieure mechanische eigenschappen zoals hoge sterkte, slagvastheid, hittebestendigheid, hardheid en verouderingsbestendigheid. ABS-kunststof is momenteel een van de meest gebruikte 3D-printmaterialen voor technische kunststoffen en is door zijn uitzonderlijke prestaties en lage kosten een van de voorkeursmaterialen geworden voor FDM-technologie. Momenteel wordt ABS-filament, dat wordt geëxtrudeerd uit ABS-harspartikels, veel gebruikt en de toepassingen ervan bestrijken bijna alle dagelijkse gebruiksgoederen, technische benodigdheden en mechanische onderdelen zoals elektronische behuizingen, auto-onderdelen en apparaten. In dit artikel zullen we ABS-materiaal onderzoeken, inclusief de eigenschappen, printbaarheid en diverse toepassingen in 3D-printen of additieve fabricage.

Wat zijn ABS en ABS-filament?

ABS, ontwikkeld rond 1990, was een van de eerste kunststoffen die in industriële 3D-printers werd gebruikt en ook het eerste materiaal dat in Fused Deposition Modeling-technologie werd gebruikt. ABS-kunststof is een terpolymeer, gesynthetiseerd uit drie monomeren van Acrylonitril (A), Butadiëen (B) en Styreen (S). Het is een zeer veelvoorkomend thermoplastisch polymeer in de industrie. Hierin neemt acrylonitril 15%~35% voor zijn rekening, butadiëen 5%~30% en styreen 40%~60%. De meest voorkomende verhouding van emulsie-methode ABS is A:B:S=22:17:61, de verhouding van B in de lichaamsmethode is vaak lager, ongeveer 13%. ABS heeft gemeenschappelijke eigenschappen van de drie componenten, en de relatieve inhoud ervan kan willekeurig worden gewijzigd om de eigenschappen van ABS-materiaal te veranderen.

Acrylonitril (A) is een van de bestanddelen van ABS-kunststof. Acrylonitril draagt bij aan hardheid en stijfheid en vermoeiingsweerstand, terwijl het de hittevervormingstemperatuur verhoogt. Het biedt ook chemische weerstand en oppervlakteglans.

Butadiëen (B) draagt bij aan de ductiliteit en slagvastheid van ABS, vooral bij lage temperaturen. Een overmatige hoeveelheid butadiëen vermindert echter de hardheid, glans en smeltstroombaarheid van de hars.

Styreen (S) is een belangrijk monomeer dat wordt gebruikt bij de productie van kunststoffen, ionenuitwisselingsharsen en synthetische rubbers. In ABS geeft styreen de thermoplastische verwerkingseigenschappen en verbeterde elektrische eigenschappen. Het geeft ABS ook een glanzend, ondoordringbaar oppervlak.

Daarom is ABS-materiaal een type materiaal dat taaiheid, hardheid en stijfheid vertoont, met gemakkelijk verkrijgbare grondstoffen, goed uitgebalanceerde eigenschappen, lage kosten en brede toepassingen. Het wordt veel gebruikt in industrieën zoals machinebouw, elektrisch en elektronica, textiel, automobiel, ruimtevaart, scheepsbouw, evenals chemische technologie.

ABS-filament is een veelvoorkomend type 3D-printerfilament gemaakt van acrylonitril-butadiëen-styreen (ABS) kunststof. Voor gemakkelijk 3D-printen voegen fabrikanten andere materialen toe om de eigenschappen te veranderen. Zo levert SUNLU gemakkelijk ABS-filament voor 3D-printgebruikers zonder 3D-printer met verwarmde kamer.

Eigenschappen van ABS-materiaal

De veelzijdigheid van de eigenschappen van ABS-kunststof heeft grotendeels bijgedragen aan zijn populariteit in verschillende industriële sectoren. Van computertoetsenborden tot Legoblokjes, producten gemaakt van ABS zijn wereldwijd te vinden in vele huishoudelijke, commerciële en professionele omgevingen.

1. Slagvastheid: ABS-kunststof staat bekend om zijn superieure slagvastheid. ABS bevat een butadiëen-styreen-rubbercopolymeer als elastomeer modificatiemiddel, dat in staat is om slagenergie te absorberen en stress af te voeren via moleculaire ketenbewegingen. Zelfs bij lage temperaturen behoudt ABS-kunststof een aanzienlijke slagvastheid, is het zeer taai en niet gevoelig voor barsten of breken. Dit vergemakkelijkt het uitgebreide gebruik van ABS-kunststof in toepassingen die bestand moeten zijn tegen slagbelastingen, zoals autobumpers en veiligheidshelmen.
2. Sterkte en stijfheid: ABS vertoont hoge sterkte en stijfheid, dankzij de chemische structuur van het butadiëen-styreen-copolymeer in zijn matrix. De structuur is verbonden door robuuste intermoleculaire krachten, die het materiaal versterken. De sterkte van ABS-hars kan worden aangepast door de copolymeerverhouding aan te passen voor verschillende toepassingen. ABS-kunststof vertoont een hoge stijfheid en behoort tot de klasse van technische kunststoffen met gemiddelde hardheid en sterkte. De stijfheid kan worden afgestemd door de butadiëeninhoud en het type en de hoeveelheid polymerisatieremmer te wijzigen. Dit maakt de productie mogelijk van onderdelen met uitstekende vormstabiliteit die bestand zijn tegen vervorming en kromtrekken.
3. Hittebestendigheid: ABS-kunststof heeft een goede hittebestendigheid, is hittebestendiger dan andere thermoplasten in zijn gewichtsklasse en kan meerdere cycli van verwarmen/afkoelen doorstaan, waardoor het een volledig recyclebare kunststof is. De hittevervormingstemperatuur van ABS is 70~80°C, en het product kan met ongeveer 10℃ worden verhoogd door toevoeging van PC om ABS+ te produceren. ABS kan nog steeds goed presteren bij -20°C, kan worden gebruikt in het temperatuurbereik van -20~80°C voor de meeste toepassingen, en kan zijn fysische en mechanische eigenschappen handhaven bij relatief hoge temperaturen.
4. Chemische weerstand: ABS-kunststof heeft een brede chemische compatibiliteit en weerstand tegen een breed scala aan veelvoorkomende anorganische en organische chemicaliën. Het wordt niet aangetast door water, anorganische zouten, alkaliën en diverse zuren, en kan een bepaald bereik van chemicaliën weerstaan, waarbij de stabiliteit en prestaties behouden blijven. Daarom wordt ABS-kunststof veel gebruikt in de chemische industrie, laboratoriumapparatuur en leidingsystemen waar chemische weerstand vereist is.
5. Elektrische isolatie: ABS-kunststof is een goed elektrisch isolatiemateriaal dat de stroom van elektrische stroom effectief kan voorkomen. En het vertoont stabiele elektrische eigenschappen over een breed scala aan temperaturen, vochtigheidsgraden en frequenties, waardoor gebruik in diverse bedrijfsomgevingen mogelijk is. Dit maakt ABS veel gebruikt in isolerende onderdelen in elektronische en elektrische apparatuur, zoals stopcontacten, schakelaars en isolatieplaten.
6. Bewerkbaarheid: ABS heeft uitstekende smeltverwerkbaarheid, thermovormbaarheid en productiviteit, waardoor het zich gemakkelijk leent voor de fabricage van onderdelen in een breed scala aan geometrieën en maten. Het kan worden verwerkt tot complexe onderdelen door middel van spuitgieten, geëxtrudeerd tot buizen en profielen, en thermisch gevormd tot films en containers met behulp van blaasvormen. Deze bewerkbaarheid maakt ABS tot een van de materialen bij uitstek voor fabrikanten om aan diverse ontwerpvereisten te voldoen.
7. Recyclebaar en herbruikbaar: Als thermoplast kan ABS herhaaldelijk worden gesmolten en opnieuw worden gevormd zonder afbraak. Het materiaal kan worden gerecycled door smelt- en hervormingsprocessen om gerecyclede ABS-hars te produceren met eigenschappen die vergelijkbaar zijn met het nieuwe materiaal. Hoge benuttingsgraad, milieuvriendelijker. De recycleerbaarheid van ABS helpt afval en milieu-impact te minimaliseren en bespaart kosten door het gebruik van gerecyclede materialen.

Naast de bovengenoemde kenmerken moet worden opgemerkt dat ABS-kunststof ook enkele beperkingen heeft:

1. Beperking van weerbestendigheid: Hoewel ABS-kunststof weerbestendig is, kan langdurige blootstelling aan hoge temperaturen en ultraviolette straling na verloop van tijd kleurvervaging, oppervlakteafbraak of verlies van fysische eigenschappen veroorzaken. In dit geval kan de weerbestendigheid van ABS worden verbeterd door het gebruik van stabilisatoren en beschermende coatings.
2. Milieubescherming: ABS-kunststof produceert schadelijke verbindingen zoals koolmonoxide (CO), kooldioxide en waterstofcyanide bij verbranding. Tijdens de verbranding geeft ABS-hars grote hoeveelheden giftige gassen vrij, zoals CO en styreen, wat gevaren oplevert voor de gezondheid en het milieu. Voor toepassingen waarbij brandbaarheid een probleem is, zijn brandvertragers of intrinsiek brandwerende polymeren over het algemeen vereist als alternatieven voor ABS-hars. Hoewel ABS nuttige eigenschappen vertoont, beperken de brandbaarheid en het vrijkomen van giftige dampen bij verbranding de toepassingen zonder het gebruik van brandvertragers of andere brandwerende kunststoffen.

Kortom, ABS-kunststof heeft een verscheidenheid aan eigenschappen die het veel gebruikt maken in vele industriële en consumententoepassingen. Bij het ontwerpen en gebruiken van ABS-producten is het echter noodzakelijk om rekening te houden met de beperkingen van de weerbestendigheid en verbranding, en om overeenkomstige verbeteringsmaatregelen te nemen volgens specifieke behoeften.

ABS versus PLA in 3D-printen

ABS-kunststof is een van de belangrijkste materialen voor 3D-printen en het is ook het meest stabiele materiaal onder de 3D-printmaterialen. De reden waarom het een verbruiksmateriaal voor 3D-printen kan worden, wordt bepaald door zijn kenmerken. Als veelgebruikte 3D-printmaterialen verschillen PLA en ABS sterk in thermische eigenschappen, mechanische eigenschappen en chemische eigenschappen, terwijl PLA een biologisch afbreekbaar polymeer is, is ABS op aardolie gebaseerd maar recyclebaar. Beide tonen milieuvriendelijkheid aan door recycleerbaarheid en het gebruik van hernieuwbare bronnen. Ondanks dat het moeilijker te printen is dan PLA, blijft ABS-kunststof populair voor 3D-printen vanwege zijn uitstekende slagvastheid.

Wat is het verschil tussen ABS en PLA in 3D-printen?

Als we ABS en PLA van SUNLU als referentie nemen, zijn beide materialen thermoplasten, en de polymeren kunnen worden verzacht door verwarming voordat ze afkoelen en uitharden, wat hun gelijkenis is, maar er zijn ook grote verschillen. Wat grondstoffen betreft, wordt PLA gemaakt van organische bronnen zoals maïs of suikerriet, terwijl ABS, net als de meeste standaardkunststoffen, wordt gemaakt van aardolie. Specifieker gezegd, PLA wordt gemaakt van gefermenteerd plantaardig zetmeel uit bronnen zoals maïs, cassave, maïs, suikerriet of suikerbietenpulp, waaruit suikers worden omgezet in melkzuur, dat vervolgens wordt gepolymeriseerd tot polymelkzuur. ABS daarentegen is samengesteld uit drie monomeren: acrylonitril, butadiëen en styreen. De samenstelling van de twee is heel verschillend, dus het verschil is duidelijk bij 3D-printen. Bij het printen van PLA is het bijvoorbeeld in principe geurloos, terwijl bij het printen van ABS een soort vluchtige organische koolstof wordt geproduceerd, die een licht scherpe, slechte geur zal hebben.

SUNLU ABS versus PLA

Naast hun oorsprong verschillen SUNLU ABS en PLA aanzienlijk in eigenschappen die hun 3D-printbaarheid en toepassingen bepalen. Een belangrijke eigenschap die SUNLU ABS en PLA onderscheidt, is hittebestendigheid. SUNLU ABS heeft een hoge glastransitietemperatuur, terwijl PLA smelt bij een veel lagere temperatuur en daarom niet als hittebestendig wordt beschouwd. Daarom zijn PLA-geprinte producten alleen geschikt voor gebruik bij normale kamertemperatuur; terwijl ABS-geprinte producten een betere hittebestendigheid hebben en kunnen worden gebruikt in omgevingen met hogere temperaturen.

Is ABS-filament beter dan PLA?

Over het algemeen geldt dat als u op zoek bent naar een taaier materiaal met betere mechanische eigenschappen, SUNLU ABS de slimme keuze is boven PLA. Naast hittebestendigheid en een hogere hittevervormingstemperatuur, is het ook slagvaster, duurzamer en lichter dan PLA. De twee materialen hebben vergelijkbare treksterktes, maar ABS is iets lager dan PLA. ABS wordt over het algemeen meer gebruikt in de industrie, dankzij de hogere buigsterkte en betere rek bij breuk, wat de ductiliteit verbetert om het materiaal te vervormen zonder te breken. Naast ABS worden nylonmaterialen breder gebruikt in de industrie. PA heeft een goede cohesie en is gemakkelijk voor te vormen tot bolvormig fijn poeder met uniforme deeltjes, zodat het zelfs kan worden gebruikt als metaal en het bindmiddel van keramisch poeder kan ook direct worden gebruikt voor SLS-technologieprinten. Kortom, deze prestatievergelijkingen betekenen dat het SUNLU ABS-materiaal flexibeler is dan het meer brosse PLA. Deze eigenschappen maken SUNLU ABS algemeen geprezen in 3D-printen, spuitgieten en andere industrieën.

3D-printparameters

De aanbevolen printparameters van ABS in 3D-printen (neem SUNLU ABS als voorbeeld)

• Printtemperatuur: De aanbevolen spuitmondtemperatuur van SUNLU ABS ligt over het algemeen tussen 250°C-260°C. Als de temperatuur te laag is, leidt dit tot onvoldoende smelten van het 3D-filamentmateriaal en gebroken draden, en kan dit ook leiden tot slechte hechting tussen de printlagen. Als de temperatuur te hoog is, versnelt dit de afbraak en thermische oxidatie van ABS, wat resulteert in bramen en scheuren in het geprinte product. Daarom kan de printtemperatuur worden aangepast aan een geschikt bereik volgens de specifieke omstandigheden van de 3D-printer.
• Temperatuur van het verwarmde bed: Om kromtrekken van ABS-kunststof tijdens 3D-printen te voorkomen, moet de temperatuur van het verwarmde bed worden ingesteld op 80°C-110°C. Dit helpt de hechting tussen de geprinte laag en het verwarmde bed te verbeteren, waardoor de vlakheid en stabiliteit van het geprinte product worden gewaarborgd. Als de temperatuur van het hete bed te hoog is, zal het ABS thermisch vervormen, wat de printnauwkeurigheid beïnvloedt.
• Printsnelheid: Een passende verlaging van de printsnelheid kan de hechting tussen de printlagen en de oppervlaktekwaliteit van het product verbeteren. Over het algemeen kan de printsnelheid van SUNLU ABS-materiaal worden ingesteld tussen 40 mm/s-60 mm/s. Tegelijkertijd kan het printeffect verder worden geoptimaliseerd door de bewegingssnelheid van de extrusiekop en de contour snelheid aan te passen.
• Laagdikte en vulgraad: De keuze van de printlaagdikte en vulgraad zal de sterkte, precisie en oppervlaktekwaliteit van het geprinte product beïnvloeden. Dunnere laagdiktes verbeteren de precisie en oppervlakteafwerking, maar kunnen de printsnelheid en sterkte verminderen. Over het algemeen kan de laagdikte worden ingesteld tussen 0,1 mm en 0,3 mm. De keuze van de vulgraad moet worden aangepast aan de daadwerkelijke vraag en sterktevereisten van het product, en de gangbare vulgraad varieert van 20% tot 100%.

Voorzorgsmaatregelen voor SUNLU ABS 3D-printen:

ABS heeft specifieke printvereisten vanwege zijn unieke eigenschappen. Hier zijn enkele belangrijke overwegingen bij het printen met SUNLU ABS-filament:

1. Gesloten printers: ABS is, vanwege zijn hoge thermische uitzettingscoëfficiënt, gevoelig voor kromtrekken en barsten bij blootstelling aan grote temperatuurfluctuaties. Een gesloten printkamer helpt een stabiele temperatuur te handhaven, waardoor het risico op kromtrekken wordt geminimaliseerd en de printkwaliteit wordt verbeterd.
2. Voorbereiding van het printoppervlak: Om de hechting van het bed te verbeteren, wordt aanbevolen om een verwarmd bed met een geschikt hechtend oppervlak te gebruiken, of een laag hechtmiddel aan te brengen op het printverwarmingsbed, zoals haarlak of speciale lijmstift voor ABS, wat de hechting kan verbeteren en het risico op kromtrekken kan verminderen.
3. Ventilatie: ABS stoot potentieel schadelijke dampen uit wanneer het wordt verwarmd. Bij het printen met ABS is het cruciaal om te zorgen voor voldoende ventilatie of een afzuigsysteem te gebruiken om een veilige werkomgeving te garanderen. Of overweeg een gespecialiseerde behuizing met een actief koolfilter om de blootstelling aan deze dampen te minimaliseren.
4. Koeling: In tegenstelling tot sommige andere materialen is het meest voorkomende probleem met ABS dat het gevoelig is voor overbruggingen of defecten. Wanneer de koeling te snel is, zal het ABS buitensporig krimpen, de onderste laag zal kromtrekken en het midden zal breken. Koelventilatoren kunnen spaarzaam worden gebruikt of volledig worden uitgeschakeld om het risico te verminderen.
5. Filament drogen: Aangezien ABS-kunststof gemakkelijk vocht absorbeert, moet het vóór gebruik in een droogkast worden gedroogd om problemen zoals bellen en scheuren tijdens het printen te voorkomen. Het wordt aanbevolen om het ABS-materiaal gedurende ten minste 2 uur op ongeveer 80°C te drogen.
6. Ondersteunende structuren: Voor modellen met overstekende structuren, grote hellingen of complexe geometrieën kunnen tijdelijke ondersteunende structuren worden toegevoegd om stabiliteit tijdens het printproces te garanderen. Na het printen kan de ondersteunende structuur met de hand of met oplosmiddel worden verwijderd.
7. Nabehandeling: Om de oppervlakteafwerking en uiterlijke kwaliteit van 3D-geprinte ABS-kunststof onderdelen te verbeteren, kunnen nabewerkingen zoals schuren, oplosmiddelpolijsten en schilderen worden uitgevoerd. Bovendien kunnen de kristalliniteit en dimensionale stabiliteit van prints worden verbeterd door secundaire warmtebehandelingen zoals smeltbaden of ovens.

Toepassing van ABS in 3D-printen:

ABS-materiaal wordt veel gebruikt in verschillende industrieën en vakgebieden vanwege zijn uitstekende prestaties. Enkele opmerkelijke toepassingen zijn:

Prototyping:

ABS wordt vaak gebruikt voor rapid prototyping vanwege zijn vermogen om de eigenschappen van veel technische kunststoffen na te bootsen. Het maakt functionele tests en verificatie van ontwerpen mogelijk voordat ze in dure productieruns worden gebracht.

Auto-onderdelen:

ABS wordt veel gebruikt bij de productie van auto-onderdelen zoals interieurafwerking, dashboards, beugels en behuizingen vanwege zijn mechanische sterkte, slagvastheid en vermogen om verschillende temperaturen te weerstaan

Elektronische behuizingen:

De elektrische isolerende eigenschappen van ABS, gecombineerd met zijn stijfheid en slagvastheid, maken het ideaal voor behuizingen van elektronische apparatuur.

Consumentengoederen:

ABS wordt vaak gebruikt bij de productie van consumentengoederen zoals speelgoed, keukengerei en decoratieve artikelen. Zijn veelzijdigheid, duurzaamheid en eenvoudige herverwerking maken het een populaire keuze voor deze toepassingen.

Functionele onderdelen:

Vanwege de uitstekende mechanische eigenschappen en het vermogen om herhaalde stress te weerstaan, kan ABS worden gebruikt voor de vervaardiging van functionele onderdelen zoals tandwielen, lagers en armaturen.

Onderwijs en Kunst:

Vanwege de veelzijdigheid en de nabewerkingsmogelijkheden van ABS gebruiken kunstenaars en ontwerpers ABS om sculpturen, kunstinstallaties en unieke kunstwerken te creëren.

Industriële fabricage:

ABS kan worden gebruikt in het industriële fabricageproces voor de productie van functionele onderdelen, mallen, klemmen en gereedschappen. Zijn sterkte, duurzaamheid en het vermogen om matige hitte te weerstaan, maken het geschikt voor een verscheidenheid aan industriële toepassingen.

Medisch en Gezondheidszorg:

ABS wordt in de medische sector gebruikt voor de productie van op maat gemaakte protheses, ortheses en prototypes van medische hulpmiddelen. Zijn duurzaamheid en sterilisatiemogelijkheid maken het een bruikbaar materiaal voor bepaalde medische toepassingen.

Lucht- en ruimtevaart:

ABS wordt in de lucht- en ruimtevaartindustrie gebruikt voor prototyping en de productie van lichtgewicht componenten, cabine-interieurs en onderdelen voor onbemande luchtvaartuigen (UAV's).

Conclusie:

ABS-materiaal is momenteel het polymeer met de grootste output en het meest wijdverspreid. ABS integreert de mechanische eigenschappen van polystyreen (PS), acrylonitril-styreen-copolymeer (SAN) en polybutadieenrubber (BR) om een optimaal evenwicht te bereiken tussen taaiheid, hardheid en stijfheid. Zijn unieke combinatie van sterkte, duurzaamheid, hittebestendigheid en recycleerbaarheid maakt ABS geschikt voor een breed scala aan toepassingen. Bij 3D-printen demonstreert ABS-materiaal zijn voordelen volledig om hoogwaardige, goed presterende geprinte onderdelen te realiseren. Tegelijkertijd, met de voortdurende ontwikkeling en innovatie van 3D-printtechnologie, zullen uitstekende 3D-printmaterialen zoals SUNLU ABS-filament in de toekomst bredere toepassingsmogelijkheden hebben in dit veld en een onmisbaar materiaal in de industrie worden.

GESCHREVEN DOOR: Jennie Jones