Tecnología de impresión 3DSe ha desarrollado rápidamente y se aplica ampliamente en la fabricación, la atención médica, la educación, el consumo y otros campos.
El PLA (ácido poliláctico) y el acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) son los materiales termoplásticos más comunes. Ha estado dominando el mercado de materiales de impresión debido a su bajo costo, procesamiento conveniente y amplia aplicabilidad. Aunque son materiales básicos, existen algunas diferencias en las propiedades químicas, propiedades físicas,Tecnología de procesamientoetcetera. Esta diferencia se verá reflejada en la selección de los materiales, de acuerdo con las características de los diferentes materiales para que coincidan con los productos procesados. La aplicabilidad deFilamento PLA y ABSse determinaron según PLA sus diferentes estructuras químicas, propiedades físicas y métodos de procesamiento.
¿Qué es el PLA?
El ácido poliláctico es un polímero termoplástico utilizado en la impresión y fabricación 3D.Procedente de fuentes renovables como el almidón de maíz o la sacarosa a través de la fermentación.La estructura molecular del PLA es flexible, resistente al impacto y tolerancia a la temperatura.Para la impresión 3D, esAdecuado para la creación de prototipos, modelismo educativo, artículos de uso cotidiano y envases de alimentos.Su reciclabilidad y no toxicidad lo convierten en la alternativa preferida a los petroplásticos tradicionales
¿Qué es el filamento ABS?
El filamento ABS es un polímero termoplástico ampliamente utilizado enImpresión 3D,moldeo por inyección, ingeniería y otros campos. Exhibe una ductilidad y estabilidad térmica excepcionales, manteniendo la integridad estructural en condiciones de tensión complejas. En la impresión 3D, son necesarias condiciones de impresión específicas para un rendimiento óptimo del filamento ABS. Adecuado para la fabricación de autopartes que requieren resistencia y durabilidad. La viabilidad económica y la viabilidad del filamento ABS lo convierten en un sustituto ideal de los petroplásticos tradicionales para satisfacer diversas necesidades industriales.
¿Cuál es la diferencia entre la impresión 3D PLA y ABS?
Resistencia (propiedades mecánicas)
- PLA (Ácido Poliláctico):Baja resistencia a la tracción (baja (aproximadamente 20-30 MPa), alta fragilidad, fractura fácil de impactar. Resistencia a la compresión moderada (alrededor de 50-60 MPa), pero la estructura de paredes delgadas es propensa a la deformación.
- ABS:Alta resistencia a la tracción (alrededor de 40-50 MPa), buena tenacidad, puede soportar grandes golpes y vibraciones. La resistencia a la compresión es significativamente mejor que la del PLA (alrededor de 70-90 MPa) y es adecuada para estructuras portantes.
Calidad de las piezas
- PLA (Ácido Poliláctico):La superficie es más lisa, con capas menos prominentes, y no requiere un procesamiento posterior intrincado. Los bordes se curvan sin esfuerzo, especialmente durante la impresión a baja temperatura, y los bordes de los agujeros son susceptibles de agrietarse.
- ABS:La superficie es esencialmente lisa, pero el "efecto escalón" tiende a ocurrir cuando la temperatura de impresión es insuficiente. El riesgo de contracción y deformación en frío es alto, por lo que la cama debe precalentarse rigurosamente a 50-100 °C.
Rigidez
- PLA (Ácido Poliláctico):Dureza moderada, fácil flexión de paredes delgadas (<1 mm) que requieren paredes más gruesas o soporte reforzado.
- ABS:La dureza es mayor, cercana al espesor equivalente del PS y otros plásticos de ingeniería. Ideal para la fabricación de carcasas rígidas omarcos de soporte, como soportes para drones.
Resistencia química
- PLA (Ácido Poliláctico):Resistencia leve a ácidos/álcalis, pero sensible a ácidos fuertes como el ácido clorhídrico y los aceites, fácil de degradar en la exposición a largo plazo. Intolerante a disolventes orgánicos como la acetona, fácil de expandir.
- ABS:Resistencia química mejorada, especialmente a ácidos, bases y aceites débiles. Los ingredientes de acrilonitrilo son químicamente resistentes a la corrosión, mientras que la cadena de estireno es vulnerable al fuerte ataque oxidante.
Durabilidad
- PLA (Ácido Poliláctico):Baja resistencia a los rayos UV, que puede provocar amarilleo y fragilidad después de un uso prolongado al aire libre (se requiere la adición de estabilizador UV). Resistencia media a la humedad y al calor, fácil de deformar en condiciones de alta temperatura y humedad.
- ABS:Es más resistente a los rayos UV que el PLA, pero también envejece después de una exposición prolongada a la luz solar. Excelente resistencia a la humedad y al calor, ideal para uso temporal en condiciones de calor y humedad.
Resistencia al calor
- PLA (Ácido Poliláctico):El punto de fusión es bajo (alrededor de 180-220 grados Celsius) y la temperatura de transición vítrea es de aproximadamente 60 grados Celsius, que se ablanda fácilmente cuando se calienta. Evite la exposición a altas temperaturas (p. ej., horno,Compartimentos del motor del vehículo).
- ABS:Alto punto de fusión (alrededor de 230-260 °C), temperatura de transición vítrea de aproximadamente 90 °C, resistencia al calor a corto plazo. Adecuado para entornos de temperatura media-alta (como accesorios de electrodomésticos, conexiones de tuberías, etc.).
¿Cuáles son las diferencias en la tecnología de procesamiento entre PLA y ABS?
Especificaciones de impresión:
- El PLA recomienda un rango de temperatura de 190-220 grados (capas de 0,1-0,3 mm de altura), sin necesidad de precalentamiento ni bajas temperaturas.Mantenga la impresión de velocidad media a alta para minimizar la adherencia entre capas, seguida de una ventilación general.
- El ABS puede corroerse químicamente y galvanizarse y debe recocirse a 60-80 °C durante 2 horas para aliviar la presión interna.
Técnica de post-procesamiento:
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El PLA admite el pulido, la pintura y el enchapado del papel de lija, y los estabilizadores UV son necesarios para prevenir el envejecimiento.
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El ABS puede someterse a procesos de grabado químico y galvanoplastia, lo que requiere un recocido a 60-80 °C durante 2 horas para aliviar la tensión interna.
¿Qué tan respetuosos con el medio ambiente son el ABS y el PLA?
Origen de las materias primas:
- El PLA es unRecurso renovablederivados principalmente del almidón vegetal, como el maíz y la caña de azúcar.La fermentación produce monómeros de ácido láctico que reducen la dependencia de los combustibles fósiles y reducen las emisiones de carbono.
- El ABS es un material derivado del petróleo fabricado a partir de monómeros de acrilonitrilo, butadieno y estireno.Depende completamente de recursos no renovables y emite mucho más carbono que el PLA.
Gestión de la eliminación de residuos:
- En entornos de compostaje industrial (alta temperatura, humedad, actividad microbiana), el PLA puede descomponerse en dióxido de carbono y agua en un plazo de 6 a 12 meses.
- El ABS puede permanecer en el entorno natural durante mucho tiempo, contaminando potencialmente el suelo y los océanos.Además, la incineración contribuye a la emisión de gases tóxicos, como el cianuro de hidrógeno y el óxido de estireno, que contribuyen a la contaminación del aire, mientras que los vertederos consumen recursos de la tierra.
Técnicas de reciclaje:
- La recuperación del PLA no es muy difícil y, por lo tanto, debe separarse estrictamente de los plásticos como el PET, lo que resulta en una disminución significativa del rendimiento después de la recuperación (alrededor del 30% de pérdida de resistencia).
- ABSTecnología de reciclajeMaduró y logró la regeneración de la masa fundida (granulación) con una tasa de recuperación del 70-90%.
¿Cuál tiene un tiempo de uso más largo, el filamento PLA o ABS?
La duración del uso de PLA y ABS depende de escenarios de aplicación específicos y condiciones ambientales:
Características duración de uso PLA:
- Condiciones a corto plazo y leves:El PLA puede mantener la estabilidad durante años en condiciones normales y secas, como el envasado de alimentos y la tapicería.
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Envejecimiento:La exposición prolongada a la luz solar o a los rayos UV puede hacer que la piel se vuelva amarilla y quebradiza rápidamente (la aplicación al aire libre puede acortarse a unos pocos meses). Cuando la temperatura es inferior a 0 grados centígrados, la tenacidad disminuye significativamente y es más probable que se produzca una fractura.
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Biodegradabilidad:El suelo tarda de 1 a 5 años en degradarse de forma natural (más rápidamente en condiciones de compostaje industrial) y, por lo tanto, no es adecuado para el uso a largo plazo en exteriores.
Características de la duración del uso del filamento ABS:
- Entorno industrial o a medio y largo plazo:Resistente a altas temperaturas (-20 ° C -80 ° C), buena resistencia a la corrosión química, se puede usar en interiores o en entornos industriales suaves durante más de 5 años. Agregar absorbentes de rayos UV puede retrasar el amarillamiento, pero la exposición prolongada al aire libre aún puede provocar envejecimiento.
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Resistencia al impacto:La flexibilidad y la resistencia a la abrasión son superiores al PLA y son adecuadas para el uso de alta frecuencia o escenarios de carga dinámica (p. ej.Piezas de coche, mangos de herramientas).
El ABS suele ser más duradero en entornos industriales y domésticos tradicionales porque es más resistente a la temperatura y al impacto.El PLA satisface las demandas de entornos interiores más verdes y puros y temperaturas más frías.Ambos requieren una exposición a largo plazo a los estabilizadores, pero el ABS sigue siendo mejor que el PLA.
¿Qué material es la solución óptima a elegir?
A continuación, voy a combinar los dos desde diferentes niveles de requisitos:
Prioridad de la demanda | Materiales recomendados | Razones |
Costos de procesamiento |
PLA (ácido poliláctico) |
Bajos precios de las materias primas y bajo consumo de energía para la producción. |
Resistencia al impacto y durabilidad | ABS | Tiene alta tenacidad y resistencia mecánica. |
Cumplimiento ambiental | PLA (ácido poliláctico) | biodegradables y cumplen con los requisitos de desarrollo sostenible verde. |
Resistencia al calor | ABS | Buena resistencia a la temperatura (>100 ° C). |
El PLA es barato (alrededor de $20 a $30 por kilogramo), baja temperatura de procesamiento, estándares de exposición a alimentos de la FDA, no tiene olores acres y es adecuado para la fabricación de vajillas desechables, catéteres médicos y más.
Filamento ABS poseeExcelente resistencia a los golpes y al desgaste.Debido a su composición química, muestra un alto grado de tenacidad, minimizando la posibilidad de agrietamiento.Adecuado para piezas de trabajo precisas e intrincadas, pero también hace que sea duradero,RentableComponentes.
No existe el mejor material absoluto, solo soluciones que se adapten a las necesidades.Se recomienda que se adopte una decisión de conformidad con el siguiente procedimiento:
- Especifica el objeto (fuerza, temperatura, entorno) del componente.
- Evalúe los gastos y los requisitos operativos
- Ensayo de muestras de lotes pequeños (ensayo de resistencia a la tracción y a la temperatura).
- Lograr un equilibrio entre el desarrollo respetuoso con el medio ambiente y el sostenible.
¿Cuál es el alcance de la adaptación para filamentos PLA y ABS?
Aplicación del EPL Popular
1. Envases y embalajes de alimentos:
Debido a suBiodegradabilidad y no toxicidad, se pueden convertir en una variedad de recipientes de alimentos, como cajas de comida, tazas, bandejas, etc. Estos envases no solo protegen eficazmente los alimentos, sino que también se degradan de forma natural después del tratamiento, reduciendo la contaminación ambiental.
2. Vajilla y productos desechables respetuosos con el medio ambiente:
cuchillos, tenedores, cucharas, palillos, cuencos, platos, etc. Estos productos se degradan rápidamente después de su uso y no causan contaminación ambiental a largo plazo.
3.Implantes médicos reabsorbibles:
El PLA se utiliza en una variedad de implantes médicos debido a su buena biocompatibilidad y degradabilidad. Estos implantes pueden degradarse gradualmente y ser absorbidos por el cuerpo, eliminando la necesidad de cirugía secundaria y reduciendo en gran medida el dolor del paciente.
Aplicación de filamento ABS
1. Componentes mecánicos y herramientas en la fabricación industrial:
El ABS se caracteriza por su alta resistencia, resistencia al impacto, resistencia a la corrosión química, etc., y se puede utilizar en engranajes, cojinetes, manijas, etc. Estos componentes y herramientas pueden soportar cargas pesadas y desgaste para garantizar el correcto funcionamiento del equipo.
2. Autopartes:
El ABS se puede utilizar para fabricar componentes clave como:Salpicaderos y parachoques de coches. Estos componentes no solo son hermosos en apariencia, sino que también tienen buena resistencia al impacto y al calor y un rendimiento estable en todo tipo de entornos hostiles.
3. Carcasa de electrónica de consumo:
El ABS también es ampliamente utilizado enElectrónica de consumo. Se puede convertir en una variedad de productos electrónicos, no solo duraderos, sino que también tienen un buen tacto y efectos visuales, para cumplir con los requisitos del consumidor para la apariencia y el rendimiento de los productos electrónicos.
Resumen
En la impresión 3D, el PLA y el ABS son dos materiales de filamentos termoplásticos clave con diferencias en las propiedades del material, la sostenibilidad y las propiedades físicas. PLA se especializa en la creación rápida de prototipos, modelado de bajo coste y artículos de un solo uso, como envases de alimentos, especialmente en la fabricación a pequeña escala para proporcionar beneficios económicos. Por el contrario, el ABS sigue desempeñando un papel vital en la industria debido a sus propiedades mecánicas superiores y a sus procesos de reciclaje maduros.
La elección final debe depender de requisitos específicos: el PLA destaca si tiene como objetivo una iteración rápida, respetuosa con el medio ambiente y rentable; El ABS es mejor para estructuras complejas, resistencia a la temperatura o confiabilidad de grado industrial.
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Preguntas frecuentes
1.¿Qué filamento es mejor para la impresión 3D?
Los modelos ordinarios y los materiales económicos deben ser seleccionados por el PLA, mientras que el ABS, con su alta resistencia y estructura compleja, es más adecuado.En resumen, no existe una única opción mejor; El rendimiento, el coste y el respeto al medio ambiente deben conciliarse con las aplicaciones prácticas.
2. ¿Cuáles son las aplicaciones comunes para PLA y ABS?
El PLA es una opción ideal para prototipos, modelos y piezas decorativas.Debido a sus características de protección del medio ambiente, también produce bolsas de embalaje de alimentos, film transparente, vajilla y otras necesidades diarias.Los artículos comunes en la profesión médica incluyen instrumentos quirúrgicos desechables y suturas.El ABS se utiliza para componentes mecánicos, prototipos funcionales y componentes automotrices resistentes a altas temperaturas y al desgaste necesarios para una alta resistencia.
3. ¿Cómo afecta la deformación a los dos materiales durante la impresión?
El PLA tiene baja temperatura de contracción y fusión, poco cambio de volumen y ligera tendencia a la deformación al enfriarse.El ABS, por otro lado, tiene una mayor temperatura de contracción y fusión, y experimentará variaciones significativas de contracción durante el enfriamiento, lo que lo hace propenso a deformarse.
4. ¿Cómo se comparan el PLA y el ABS en términos de acabado superficial?
Los materiales PLA exhiben baja movilidad, unión segura entre capas y una superficie posterior a la impresión lisa, ideal para modelos de alta suavidad.Los materiales ABS tienen una gran movilidad, pero son propensos al estrés térmico, lo que provoca burbujas, rayas o ligeros efectos de escalón.
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