ABS so với PLA: So sánh các vật liệu in 3D chính

Trong thế giới in 3D, việc lựa chọn vật liệu trực tiếp quyết định hiệu suất và phạm vi ứng dụng của sản phẩm cuối cùng. Trong số vô số lựa chọn có sẵn, hai loại nhựa nhiệt dẻo nổi bật là lựa chọn phổ biến nhất: ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) và PLA (Axit Polylactic). So sánh toàn diện này xem xét các đặc điểm chính, ưu điểm, nhược điểm và các trường hợp sử dụng tối ưu của chúng để giúp những người tạo ra lựa chọn vật liệu phù hợp nhất cho dự án của họ.

In 3D yêu cầu các vật liệu cụ thể làm khối xây dựng. Sợi, đóng vai trò là "thành phần" của in 3D, xác định các thuộc tính quan trọng của mô hình bao gồm màu sắc, độ bền và trọng lượng. Các vật liệu này thường có dạng dây hoặc sợi được cuộn để sử dụng trong máy in 3D.

Thị trường cung cấp nhiều loại sợi in 3D, với các lựa chọn mới liên tục xuất hiện. Tuy nhiên, không phải tất cả các vật liệu đều chứng minh được tính thực tế như nhau đối với các ứng dụng trong thế giới thực. Phân tích này tập trung vào ABS và PLA, hai loại nhựa nhiệt dẻo được sử dụng rộng rãi nhất trong in 3D.

ABS và PLA duy trì vị trí thống trị của chúng trong in 3D nhờ tính dễ sử dụng, tính sẵn có rộng rãi và tính linh hoạt trên nhiều ứng dụng. Các phần sau đây cung cấp các phân tích chi tiết về từng vật liệu.

ABS đại diện cho một trong những sợi in 3D lâu đời nhất, nổi tiếng với độ bền cao và độ linh hoạt vừa phải. Vật liệu này phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau bao gồm dụng cụ, đồ chơi, vỏ điện thoại và cánh quạt. Tính dễ đùn, kết hợp với khả năng chịu nhiệt và độ bền tuyệt vời, làm cho ABS đặc biệt phổ biến đối với các kỹ sư và chuyên gia.

• Độ bền và độ bền cao: ABS tạo ra các thành phần chắc chắn, lý tưởng cho các bộ phận máy móc yêu cầu tuổi thọ kéo dài.
• Tính linh hoạt vừa phải: Tính linh hoạt nhẹ của vật liệu tạo điều kiện thuận lợi cho việc sản xuất các bộ phận yêu cầu một mức độ uốn cong nhất định.
• Điểm nóng chảy cao: ABS chịu được nhiệt độ trên 60°C, làm cho nó phù hợp với các ứng dụng nhiệt độ cao.

• Thách thức in ấn: In ABS yêu cầu bàn gia nhiệt và có thể bị cong vênh hoặc nứt trong quá trình làm mát.
• Không an toàn thực phẩm: Vật liệu này không phù hợp với các ứng dụng tiếp xúc với thực phẩm.
• Phát thải mùi: ABS phát ra mùi nhựa đáng chú ý trong quá trình in.

PLA, một vật liệu phân hủy sinh học có nguồn gốc từ các nguồn tinh bột tái tạo như ngô, mang lại lợi ích cho môi trường. Với lớp hoàn thiện bóng, nhiều lựa chọn màu sắc và các mức độ trong suốt khác nhau, PLA là một lựa chọn lý tưởng cho những người có sở thích và những người đam mê in 3D.

• Tính bền vững về môi trường: Là một vật liệu phân hủy sinh học từ các nguồn tái tạo, PLA mang lại lợi ích thân thiện với môi trường.
• Dễ in: PLA in hiệu quả mà không cần bề mặt gia nhiệt, tạo ra lớp hoàn thiện mịn và cho phép tốc độ in nhanh hơn.
• Độ cứng cao: Vật liệu này vượt trội trong các ứng dụng yêu cầu độ cứng và tái tạo chi tiết tốt.

• Độ nhạy nhiệt: PLA không phù hợp với các vật thể tiếp xúc với nhiệt độ trên 60°C.
• Tính linh hoạt hạn chế: So với ABS, PLA thể hiện độ giòn lớn hơn và ít phù hợp hơn với các thành phần linh hoạt.
• Thay đổi màu sắc: Các khu vực PLA bị uốn cong có thể phát triển sự đổi màu trắng ảnh hưởng đến tính thẩm mỹ.

Việc hiểu các thuộc tính vật liệu chính tỏ ra cần thiết để chọn sợi phù hợp. Bảng sau đây so sánh các đặc điểm quan trọng của ABS và PLA:

ABS thể hiện nhiệt độ chuyển đổi thủy tinh cao hơn, duy trì tính toàn vẹn về cấu trúc ở nhiệt độ cao. Đặc điểm này làm cho ABS được ưa chuộng hơn cho các ứng dụng nhiệt độ cao. PLA bắt đầu biến dạng ở nhiệt độ thấp hơn, hạn chế tiện ích nhiệt độ cao của nó.

PLA thể hiện độ bền kéo lớn hơn ABS, dẫn đến các thành phần cứng hơn, chắc chắn hơn. Tuy nhiên, độ cứng này cũng làm cho PLA giòn hơn so với ABS. ABS cung cấp độ dẻo tốt hơn, cho phép biến dạng dưới áp lực mà không bị gãy, làm cho nó phù hợp hơn với các thành phần chịu ứng suất cơ học hoặc linh hoạt.

ABS yêu cầu nhiệt độ in cao hơn (210-250°C) so với PLA (160-220°C). ABS cũng đòi hỏi nhiệt độ bàn cao hơn (100-110°C) để ngăn ngừa cong vênh, trong khi PLA có thể in hiệu quả trên các bàn được làm nóng đến 50-60°C. ABS thể hiện sự co ngót làm mát đáng kể có thể gây ra cong vênh hoặc tách lớp nếu không được quản lý đúng cách, trong khi PLA cho thấy xu hướng co ngót và cong vênh tối thiểu.

Ngoài ra, ABS phát ra mùi đáng chú ý trong quá trình in, thường yêu cầu thông gió đầy đủ. PLA tạo ra một mùi thơm nhẹ, ngọt như ngô mà không có khí thải độc hại.

PLA cung cấp khả năng phân hủy sinh học và khả năng ủ làm các thuộc tính thân thiện với môi trường. Tuy nhiên, quá trình phân hủy sinh học hoàn toàn của PLA yêu cầu các điều kiện cụ thể và có thể không xảy ra trong các đống ủ hoặc bãi chôn lấp tiêu chuẩn. ABS, mặc dù không phân hủy sinh học, có thể được tái chế, mặc dù các quy trình tái chế vẫn còn phức tạp và chưa được thực hiện rộng rãi.

Sản xuất PLA tiêu thụ ít năng lượng hơn và tạo ra ít khí thải nhà kính hơn so với ABS, khiến nó trở thành lựa chọn bền vững hơn.

Việc lựa chọn giữa ABS và PLA phụ thuộc vào các yêu cầu cụ thể của dự án. Các hướng dẫn sau đây hỗ trợ trong việc đưa ra các quyết định sáng suốt:

• Nhu cầu về độ bền và độ bền cao: Đối với các bộ phận yêu cầu khả năng chống va đập hoặc khả năng chịu tải nặng, chẳng hạn như các bộ phận dụng cụ.
• Ứng dụng nhiệt độ cao: Đối với các vật thể tiếp xúc với nhiệt độ trên 60°C.
• Yêu cầu về tính linh hoạt: Đối với các thành phần cần một mức độ uốn cong hoặc độ đàn hồi nhất định.

• Việc sử dụng bàn gia nhiệt là bắt buộc để ngăn ngừa cong vênh và nứt.
• Thông gió đầy đủ là cần thiết do phát thải mùi.
• Bản in ABS lớn yêu cầu nhiệt độ môi trường ổn định để ngăn ngừa nứt.

• Kết quả in chất lượng: Để in dễ dàng với kết quả tuyệt vời ngay cả khi không có bàn gia nhiệt.
• Tái tạo chi tiết tốt: Đối với các dự án yêu cầu độ chính xác cao và các chi tiết phức tạp.
• Ưu tiên về môi trường: Đối với các dự án có ý thức về môi trường coi trọng khả năng phân hủy sinh học.

• Tránh môi trường nhiệt độ cao vượt quá 60°C.
• Không thích hợp cho các vật phẩm thường xuyên bị rơi do độ giòn.
• Lưu ý sự đổi màu trắng tiềm ẩn ở các khu vực bị uốn cong.

Chi phí vật liệu khác nhau tùy theo thương hiệu, chất lượng và nhà cung cấp. Nói chung, PLA có giá cao hơn một chút so với ABS do nguồn gốc tái tạo so với nguồn gốc dầu mỏ của ABS. Giá thị trường hiện tại dao động từ 14-60 đô la mỗi kg đối với ABS và 19-75 đô la mỗi kg đối với PLA.

Việc lựa chọn giữa ABS và PLA đòi hỏi phải xem xét cẩn thận các thuộc tính của từng vật liệu liên quan đến các yêu cầu của dự án. ABS vượt trội về độ bền và tính linh hoạt cho các thành phần chắc chắn, trong khi PLA mang lại lợi ích cho môi trường và các phẩm chất thẩm mỹ lý tưởng cho các mặt hàng trang trí và nguyên mẫu. Việc thử nghiệm một lượng nhỏ cả hai vật liệu thường chứng minh giá trị trước khi cam kết với các dự án quy mô lớn.