Allt du behöver veta om ABS-filament och 3D-utskrifter

Översikt

Tekniska plaster avser industriella termoplaster som används som komponenter eller höljen i olika applikationer. De uppvisar överlägsna mekaniska egenskaper som hög hållfasthet, slagtålighet, värmebeständighet, hårdhet och åldringsbeständighet. ABS-plast är för närvarande ett av de mest använda 3D-utskriftsmaterialen för tekniska plaster och har blivit ett av de föredragna materialen för FDM-tekniken på grund av dess exceptionella prestanda och låga kostnad. För närvarande används ABS-filament, som extruderas från ABS-hartspartiklar, ofta och dess tillämpningar omfattar nästan alla dagliga varor, tekniska förnödenheter och mekaniska delar som elektronikhöljen, fordonskomponenter och hushållsapparater. I denna artikel kommer vi att utforska ABS-material, inklusive dess egenskaper, utskrivbarhet och olika tillämpningar inom 3D-utskrift eller additiv tillverkning.

Vad är ABS och ABS-filament?

ABS, utvecklat runt 1990, var en av de första plasterna som användes i industriella 3D-skrivare och även det första materialet som användes i FDM-teknik (fused deposition modeling). ABS-plast är en terpolymer syntetiserad från tre monomerer av akrylonitril (A), butadien (B) och styren (S). Det är en mycket vanlig termoplastisk polymer i industrin. Bland dem står akrylonitril för 15%~35%, butadien för 5%~30%, styren för 40%~60%. Det vanligaste förhållandet för emulsionsmetoden ABS är A:B:S=22:17:61, andelen B i bulkmetoden är ofta lägre, cirka 13%. ABS har gemensamma egenskaper för de tre komponenterna, och det relativa innehållet av dem kan ändras godtyckligt för att ändra egenskaperna hos ABS-materialet.

Akrylonitril (A) är en av beståndsdelarna i ABS-plast. Akrylonitril bidrar med hårdhet, styvhet och utmattningsbeständighet, samtidigt som den ökar värmeförvrängningstemperaturen. Den ger också kemisk beständighet och ytglans.

Butadien (B) bidrar med duktilitet och slagseghet till ABS, särskilt vid låga temperaturer. Men ett för högt butadieninnehåll minskar hårdheten, glansen och smältflödesförmågan hos hartset.

Styren (S) är en viktig monomer som används vid tillverkning av plaster, jonbytarhartser och syntetgummi. I ABS ger styren termoplasternas smältbearbetningsegenskaper samt förbättrade elektriska egenskaper. Det ger också ABS en glansig, ogenomtränglig yta.

Därför är ABS-material en typ av material som uppvisar seghet, hårdhet och styvhet, med råvaror som är lättillgängliga, välbalanserade egenskaper, låg kostnad och breda tillämpningar. Det har använts i stor utsträckning inom industrier som maskinteknik, el och elektronik, textil, bil, flyg, varvsindustrin, samt kemiteknik.

ABS-filament är en vanlig typ av 3D-skrivarfilament tillverkat av akrylonitrilbutadienstyren (ABS) plast. För att underlätta 3D-utskrift lägger tillverkare till andra material för att ändra dess egenskaper. Till exempel erbjuder SUNLU ett lättanvänt ABS-filament för 3D-utskriftsanvändare utan 3D-skrivare med uppvärmd kammare.

Egenskaper hos ABS-material

Mångsidigheten hos ABS-plastens egenskaper har i stor utsträckning bidragit till dess popularitet inom flera industrisektorer. Från datortangentbordstangenter till legobitar finns produkter tillverkade av ABS i många hushålls-, kommersiella och professionella miljöer runt om i världen.

1. Slagseghet: ABS-plast är känd för sin överlägsna slagseghet. ABS innehåller en butadien-styren-gummi-sampolymer som en elastomermodifierare, som kan absorbera slagenergi och avleda spänning genom molekylära kedjerörelser. Även vid låga temperaturer bibehåller ABS-plast betydande slagseghet, är mycket seg utan att vara benägen att spricka eller brytas. Detta underlättar den omfattande användningen av ABS-plast i applikationer som kräver att den tål slagbelastningar, såsom bilstötfångare och skyddshjälmar.
2. Hållfasthet och styvhet: ABS uppvisar hög hållfasthet och styvhet, tack vare den kemiska strukturen hos butadien-styren-sampolymeren i dess matris. Strukturen är sammankopplad av robusta intermolekylära krafter, vilket stärker materialet. Hållfastheten hos ABS-harts kan justeras genom att skräddarsy sampolymerförhållandet för olika applikationer. ABS-plast uppvisar hög styvhet och tillhör klassen av tekniska plaster med medelhårdhet och hållfasthet. Dess styvhet kan justeras genom att modifiera butadieninnehållet och typen samt mängden polymerisationshämmare. Detta möjliggör produktion av delar med utmärkt formstabilitet som motstår deformation och skevhet.
3. Värmebeständighet: ABS-plast har god värmebeständighet, är mer värmebeständig än andra termoplaster i sin viktklass och kan tåla flera cykler av uppvärmning/kylning, vilket gör den till en helt återvinningsbar plast. Värmeförvrängningstemperaturen för ABS är 70~80°C, och produkten kan ökas med cirka 10℃ med tillsats av PC för att producera ABS+. ABS kan fortfarande fungera bra vid -20°C, kan användas i temperaturområdet -20~80°C för de flesta applikationer och kan bibehålla sina fysiska och mekaniska egenskaper vid relativt höga temperaturer.
4. Kemisk beständighet: ABS-plast har bred kemisk kompatibilitet och beständighet mot ett brett spektrum av vanliga oorganiska och organiska kemikalier. Den påverkas inte av vatten, oorganiska salter, alkalier och olika syror, och kan tåla ett visst intervall av kemikalier, bibehålla sin stabilitet och prestanda. Därför används ABS-plast i stor utsträckning inom kemiska industrier, laboratorieutrustning och rörsystem där kemisk beständighet krävs.
5. Elektrisk isolering: ABS-plast är ett bra elektriskt isolerande material som effektivt kan förhindra flödet av elektrisk ström. Och det uppvisar stabila elektriska egenskaper över ett brett spektrum av temperaturer, fuktighetsnivåer och frekvenser, vilket möjliggör användning i olika driftsmiljöer. Detta gör att ABS används i stor utsträckning i isolerande delar i elektronisk och elektrisk utrustning, såsom uttag, strömbrytare och isolerande dynor.
6. Bearbetbarhet: ABS har utmärkt smältbearbetbarhet, termoformbarhet och produktivitet, vilket gör den lätt att tillverka delar i ett brett spektrum av geometrier och storlekar. Den kan bearbetas till komplexa delar genom formsprutning, extruderas till rör och profiler, och termoformas till filmer och behållare med formblåsning. Denna bearbetbarhet gör ABS till ett av de material som tillverkare väljer för att uppfylla olika designkrav.
7. Återvinningsbar och återanvändbar: Som en termoplast kan ABS upprepade gånger smältas och omformas utan nedbrytning. Dess material kan återvinnas genom omsmältnings- och omformningsprocesser för att producera återvunnet ABS-harts med egenskaper jämförbara med det jungfruliga materialet. Hög utnyttjandegrad, mer miljövänligt. Återvinningsbarheten hos ABS hjälper till att minimera avfall och miljöpåverkan, och ger kostnadsbesparingar genom användning av återvunna material.

Utöver ovanstående egenskaper bör det noteras att ABS-plast också har vissa begränsningar:

1. Väderbeständighetsbegränsning: Även om ABS-plast uppvisar väderbeständighet, kan långvarig exponering för höga temperaturer och ultraviolett strålning orsaka färgblekning, ytförsämring eller förlust av fysiska egenskaper över tid. I detta fall kan väderbeständigheten hos ABS förbättras genom användning av stabilisatorer och skyddande beläggningar.
2. Miljöskydd: ABS-plast producerar skadliga föreningar som kolmonoxid (CO), koldioxid och vätecyanid vid förbränning. Under förbränning frigör ABS-harts stora mängder giftiga gaser som CO och styren, vilket utgör hälsorisker och miljörisker. För applikationer där brännbarhet är ett problem, krävs i allmänhet flamskyddsmedel eller intrinsikt flamskyddade polymerer som alternativ till ABS-harts. Även om ABS uppvisar användbara egenskaper, begränsar dess brännbarhet och utsläpp av giftiga ångor vid förbränning applikationer utan användning av flamskyddsmedel eller andra brandbeständiga plaster.

Sammanfattningsvis har ABS-plast en mängd egenskaper som gör den allmänt använd inom många industriella och konsumentområden. Vid design och användning av ABS-produkter är det dock nödvändigt att ta hänsyn till begränsningarna i dess väderbeständighet och förbränning, och vidta motsvarande förbättringsåtgärder enligt specifika behov.

ABS vs PLA vid 3D-utskrift

ABS-plast är ett av huvudmaterialen för 3D-utskrift, och det är också det mest stabila materialet bland 3D-utskriftsmaterial. Anledningen till att det kan bli ett förbrukningsmaterial för 3D-utskrift bestäms av dess egenskaper. Som vanligtvis använda 3D-utskriftsmaterial skiljer sig PLA och ABS avsevärt i termiska, mekaniska och kemiska egenskaper, medan PLA är en biologiskt nedbrytbar polymer är ABS petroleumbaserat men återvinningsbart. Båda uppvisar miljövänlighet genom återvinningsbarhet och användning av förnybara resurser. Trots att det är svårare att skriva ut jämfört med PLA, förblir ABS-plast populärt för 3D-utskrift på grund av dess utmärkta slagtålighet.

Vad är skillnaden mellan ABS och PLA vid 3D-utskrift?

Med SUNLU:s ABS och PLA som referenser är båda materialen termoplaster, och polymererna kan mjukas upp genom uppvärmning innan de kyls och härdas, vilket är deras likhet, men det finns också stora skillnader. När det gäller råmaterial är PLA tillverkat av organiska källor som majs eller sockerrör, medan ABS, liksom de flesta standardplaster, är tillverkat av petroleum. Mer specifikt är PLA tillverkat av fermenterad vegetabilisk stärkelse från källor som majs, kassava, sockerbetor eller sockerrörsmärg, varifrån socker omvandlas till mjölksyra, som sedan polymeriseras till polymjölksyra. Däremot består ABS av tre monomerer: akrylonitril, butadien och styren. Sammansättningen av de två är mycket olika, så skillnaden är tydlig vid 3D-utskrift. Till exempel, när man skriver ut PLA, är det i princip luktfritt, medan när man skriver ut ABS, produceras en typ av flyktigt organiskt kol, vilket kommer att ha en lätt skarp dålig lukt.

SUNLU ABS vs PLA

Utöver deras ursprung skiljer sig SUNLU ABS och PLA betydligt åt i egenskaper som bestämmer deras 3D-utskrivbarhet och applikationer. En viktig egenskap som skiljer SUNLU ABS och PLA är värmebeständighet. SUNLU ABS har en hög glasövergångstemperatur, medan PLA smälter vid en mycket lägre temperatur och anses därför inte vara värmebeständigt. Därför är PLA-tryckta produkter endast lämpliga för användning vid normal rumstemperatur; medan ABS-tryckta produkter har bättre värmebeständighet och kan användas i miljöer med högre temperaturer.

Är ABS-filament bättre än PLA?

Generellt sett, om du letar efter ett segare material med bättre mekaniska egenskaper, är SUNLU ABS det smartare valet än PLA. Förutom att vara värmebeständigt och ha en högre värmeförvrängningstemperatur, är det också mer slagtåligt, mer hållbart och lättare än PLA. De två materialen har liknande draghållfasthet, men ABS är något lägre än PLA. ABS används generellt mer inom industrin, tack vare sin högre böjhållfasthet och bättre brottöjning, vilket förbättrar duktiliteten för att deformera materialet utan att det bryts. Förutom ABS används nylonmaterial i större utsträckning inom industrin. PA har god sammanhållning och är lätt att förforma till sfäriskt fint pulver med jämna partiklar, så det kan till och med användas som metall och bindemedlet för keramiskt pulver kan också användas direkt för SLS-teknikutskrift. I huvudsak betyder dessa prestandajämförelser att SUNLU ABS-materialet är mer flexibelt än det mer spröda PLA. Dessa egenskaper gör SUNLU ABS allmänt hyllat inom 3D-utskrift, formsprutning och andra industrier.

3D-utskriftsparameter

Rekommenderade utskriftsparametrar för ABS vid 3D-utskrift (ta SUNLU ABS som exempel)

• Utskriftstemperatur: Den rekommenderade munstyckstemperaturen för SUNLU ABS ligger generellt mellan 250°C-260°C. Om temperaturen är för låg kommer det att leda till otillräcklig smältning av 3D-filamentmaterialet och trådbrott, och kan även leda till dålig vidhäftning mellan utskriftsskikten. Om temperaturen är för hög kommer det att påskynda nedbrytning och termisk oxidation av ABS, vilket resulterar i grader och sprickor i den utskrivna produkten. Därför kan utskriftstemperaturen justeras till ett lämpligt intervall beroende på 3D-skrivarens specifika förhållanden.
• Bäddtemperatur: För att förhindra skevhet hos ABS-plast under 3D-utskrift måste bäddtemperaturen ställas in på 80°C-110°C. Detta bidrar till att förbättra vidhäftningen mellan det utskrivna skiktet och den uppvärmda bädden, vilket säkerställer jämnhet och stabilitet hos den utskrivna produkten. Om temperaturen på den varma bädden är för hög kommer ABS att termiskt deformeras, vilket påverkar utskriftsnoggrannheten.
• Utskriftshastighet: En lämplig sänkning av utskriftshastigheten kan förbättra vidhäftningen mellan utskriftsskikten och produktens ytkvalitet. Generellt sett kan utskriftshastigheten för SUNLU ABS-material ställas in mellan 40mm/s-60mm/s. Samtidigt kan utskriftseffekten optimeras ytterligare genom att justera extruderhuvudets rörelsehastighet och konturhastigheten.
• Skikttjocklek och fyllningsgrad: Valet av skikttjocklek och fyllningsgrad påverkar den utskrivna produktens styrka, precision och ytkvalitet. Tunnare skikttjocklekar förbättrar precisionen och ytfinishen, men kan minska utskriftshastigheten och styrkan. I allmänhet kan skikttjockleken ställas in mellan 0,1 mm-0,3 mm. Valet av fyllningsgrad bör justeras enligt produktens faktiska behov och hållfasthetskrav, och den vanliga fyllningsgraden varierar från 20% till 100%.

Försiktighetsåtgärder för SUNLU ABS 3D-utskrift:

ABS har specifika utskriftskrav på grund av dess unika egenskaper. Här är några viktiga överväganden när du skriver ut med SUNLU ABS-filament:

1. Inneslutna skrivare: ABS är, på grund av sin höga termiska expansionskoefficient, benägen att skeva och spricka när den utsätts för stora temperaturvariationer. En innesluten utskriftskammare hjälper till att upprätthålla en stabil temperatur, vilket minimerar risken för skevhet och förbättrar utskriftskvaliteten.
2. Förberedelse av utskriftsyta: För att förbättra bäddens vidhäftning rekommenderas det att använda en värmebädd med en lämplig vidhäftningsyta, eller applicera ett lager lim på utskriftsvärmebädden, såsom hårspray eller speciellt limstift för ABS, vilket kan förbättra vidhäftningen och minska risken för skevhet.
3. Ventilation: ABS avger potentiellt skadliga ångor när det upphettas. När du skriver ut med ABS är det avgörande att säkerställa tillräcklig ventilation eller använda ett system för utsugning av ångor för att säkerställa en säker arbetsmiljö. Eller överväga en specialiserad kapsling med ett aktivt kolfilter för att minimera exponeringen för dessa ångor.
4. Kylning: Till skillnad från vissa andra material är det vanligaste problemet med ABS att det är benäget att broområden eller fel. När kylningen är för snabb krymper ABS överdrivet, det undre lagret skevas och mitten går sönder. Kylfläktar kan användas sparsamt eller stängas av helt för att minska risken.
5. Filamenttorkning: Eftersom ABS-plast är lätt att absorbera fukt, måste den torkas i en avfuktare före användning för att undvika problem som bubblor och sprickor under utskriften. Det rekommenderas att torka ABS-materialet vid cirka 80°C i minst 2 timmar.
6. Stödstrukturer: För modeller med överhängande strukturer, stora sluttningar eller komplexa geometrier kan tillfälliga stödstrukturer läggas till för att säkerställa stabilitet under utskriftsprocessen. Efter utskriften kan stödstrukturen avlägsnas för hand eller med lösningsmedel.
7. Efterbearbetning: För att förbättra ytfinishen och utseendekvaliteten hos 3D-utskrivna ABS-plastdelar kan efterbearbetningsoperationer som slipning, lösningsmedelsputsning och målning utföras. Dessutom kan kristalliniteten och dimensionsstabiliteten hos utskrifter förbättras genom sekundära värmebehandlingar som smältbad eller ugnar.

Tillämpning av ABS vid 3D-utskrift:

ABS-material används i stor utsträckning inom olika industrier och områden på grund av dess utmärkta prestanda. Några anmärkningsvärda tillämpningar inkluderar:

Prototyptillverkning:

ABS används ofta för snabb prototyptillverkning på grund av dess förmåga att efterlikna egenskaperna hos många tekniska plaster. Det möjliggör funktionstester och verifiering av design innan de sätts i dyra produktionskörningar.

Bildelar:

ABS används i stor utsträckning vid tillverkning av bildelar som inredningsdetaljer, instrumentpaneler, fästen och höljen på grund av dess mekaniska hållfasthet, slagtålighet och förmåga att tåla varierande temperaturer.

Elektronikhöljen:

ABS elektriskt isolerande egenskaper, i kombination med dess styvhet och slagtålighet, gör det idealiskt för höljen till elektronisk utrustning.

Konsumentvaror:

ABS används ofta i produktionen av konsumentvaror som leksaker, köksredskap och dekorativa föremål. Dess mångsidighet, hållbarhet och enkla återbearbetning gör det till ett populärt val för dessa applikationer.

Funktionella delar:

På grund av dess utmärkta mekaniska egenskaper och förmåga att motstå upprepad stress kan ABS användas för att tillverka funktionella delar som växlar, lager och fixturer.

Utbildning och konst:

På grund av ABS mångsidighet och efterbearbetningsmöjligheter använder konstnärer och designers ABS för att skapa skulpturer, konstinstallationer och unika konstverk.

Industriell tillverkning:

ABS kan användas i den industriella tillverkningsprocessen för att producera funktionella delar, jiggar, jiggar och verktyg. Dess styrka, hållbarhet och förmåga att motstå måttlig värme gör den lämplig för en mängd olika industriella applikationer.

Medicin och hälsovård:

ABS används inom medicinen för att producera anpassade proteser, ortoser och prototyper för medicinsk utrustning. Dess hållbarhet och förmåga att sterilisera gör det till ett gångbart material för vissa medicinska tillämpningar.

Flyg och rymd:

ABS används inom flyg- och rymdindustrin för prototyper och tillverkning av lätta komponenter, kabininteriörer och UAV-komponenter (Unmanned Aerial Vehicle).

Slutsats:

ABS-material är för närvarande den polymer med störst produktion och mest använda. ABS integrerar de mekaniska egenskaperna hos polystyren (PS), akrylnitril-styren-sampolymer (SAN) och polybutadiengummi (BR) för att uppnå en optimal balans mellan seghet, hårdhet och styvhet. Dess unika kombination av styrka, hållbarhet, värmebeständighet och återvinningsbarhet gör ABS lämpligt för ett brett spektrum av tillämpningar. Inom 3D-utskrift visar ABS-material till fullo sina fördelar för att uppnå högkvalitativa, högpresterande utskrivna delar. Samtidigt, med den kontinuerliga utvecklingen och innovationen av 3D-utskriftsteknik, kommer utmärkta 3D-utskriftsmaterial som SUNLU ABS-filament att ha bredare tillämpningsmöjligheter inom detta område i framtiden och bli ett oumbärligt material i branschen.

SKRIVEN AV: Jennie Jones