Trong lĩnh vực in 3D, việc lựa chọn vật liệu là yếu tố quan trọng để xác định hiệu suất và phạm vi ứng dụng của sản phẩm cuối cùng. Acrylonitrile Styrene Acrylate (ASA) và Polyethylene Terephthalate Glycol (PETG) nổi bật là hai vật liệu nhiệt dẻo được ưa chuộng, mỗi loại đều có những ưu điểm và hạn chế riêng. Bài viết này cung cấp một so sánh chuyên sâu về ASA và PETG, tập trung vào các đặc tính vật lý, khả năng in, ứng dụng lý tưởng và các kỹ thuật xử lý hậu kỳ để giúp người dùng đưa ra quyết định sáng suốt.
ASA: Khả năng chống chịu thời tiết vượt trội và độ bền cao
ASA, một dạng biến đổi của nhựa ABS, vượt trội về khả năng chống chịu thời tiết, đặc biệt là trước bức xạ cực tím (UV). Điều này làm cho nó trở thành một lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng ngoài trời như ngoại thất ô tô, đồ nội thất ngoài trời và các mô hình kiến trúc. Độ bền đặc biệt của nó bắt nguồn từ cấu trúc hóa học độc đáo, trong đó cao su acrylate thay thế cao su butadien trong ABS, tăng cường khả năng chống oxy hóa và suy thoái do tia UV.
Thành phần hóa học và sản xuất
ASA được sản xuất thông qua quá trình trùng hợp ghép bao gồm ba monome: acrylonitrile, styrene và acrylate. Acrylate được ghép vào một bộ khung copolymer styrene-acrylonitrile, kết hợp các điểm mạnh của từng thành phần. Acrylonitrile cung cấp độ ổn định hóa học và khả năng chịu nhiệt, styrene góp phần tạo độ cứng và khả năng gia công, và acrylate cải thiện khả năng chống chịu thời tiết và độ bền va đập.
Các ứng dụng chính
Ngoài in 3D, ASA được sử dụng rộng rãi trong sản xuất truyền thống. Trong ngành công nghiệp ô tô, nó được sử dụng cho các bộ phận bên ngoài như vỏ gương và tấm thân xe do khả năng chống lão hóa do ánh nắng mặt trời. Trong xây dựng, ASA được sử dụng cho các lỗ thông hơi trên mái nhà và các cấu hình cửa sổ để đảm bảo tuổi thọ trong các điều kiện khí hậu khác nhau. Nó cũng phổ biến cho biển báo ngoài trời, đồ chơi và thiết bị thể thao.
Tính chất vật lý
ASA có mật độ khoảng 1,07 g/cm³, độ bền kéo khoảng 44 MPa và mô đun uốn khoảng 2200 MPa. Nhiệt độ nóng chảy của nó là khoảng 250°C, làm cho nó phù hợp với các ứng dụng nhiệt độ cao. Ngoài ra, ASA thể hiện độ ổn định kích thước tuyệt vời, giảm thiểu biến dạng dưới sự thay đổi nhiệt độ.
In 3D với ASA
ASA thường được cung cấp dưới dạng sợi với đường kính 1,75 mm hoặc 2,85 mm. Nó yêu cầu nhiệt độ in cao hơn (khoảng 260°C) so với nhiều vật liệu khác, điều này có thể dẫn đến cong vênh. Để giảm thiểu điều này, nên sử dụng bàn nhiệt và buồng xây dựng kín để duy trì nhiệt độ ổn định trong quá trình in. Mặc dù có những thách thức này, ASA cung cấp độ bám dính lớp mạnh mẽ, dẫn đến các bản in bền với bề mặt hoàn thiện mịn. Khả năng chống tia UV của nó đảm bảo rằng các bộ phận được in vẫn giữ được vẻ ngoài và chức năng theo thời gian.
Xử lý hậu kỳ
ASA rất dễ xử lý hậu kỳ. Nó có thể được chà nhám để làm mịn các đường lớp, sơn để hoàn thiện tùy chỉnh và liên kết bằng chất kết dính tiêu chuẩn để lắp ráp các bản in nhiều phần.
PETG: Độ bền, tính linh hoạt và dễ sử dụng
PETG, một phiên bản sửa đổi của PET, là một lựa chọn phổ biến khác trong in 3D. Việc bổ sung glycol làm thay đổi cấu trúc phân tử của nó, làm giảm độ kết tinh và cải thiện tính linh hoạt và khả năng in. Sửa đổi này cho phép PETG giữ lại độ bền và khả năng kháng hóa chất của PET trong khi dễ xử lý hơn.
Thành phần hóa học và sửa đổi
PETG được tổng hợp từ axit terephthalic, ethylene glycol và chất điều chỉnh glycol. Chất điều chỉnh làm gián đoạn tính đều đặn của các chuỗi phân tử của PET, làm giảm độ kết tinh và tăng cường tính linh hoạt và khả năng chống va đập. Nó cũng làm giảm nhiệt độ nóng chảy, tạo điều kiện cho quá trình đùn và đúc.
Các ứng dụng chính
Tính linh hoạt của PETG mở rộng đến bao bì thực phẩm, thiết bị y tế, linh kiện ô tô và thiết bị điện tử tiêu dùng. Nó thường được sử dụng cho hộp đựng thực phẩm, chai nước giải khát và ống y tế do tính tương thích sinh học và khả năng kháng hóa chất của nó. Trong nội thất ô tô, PETG được sử dụng cho bảng điều khiển và nắp đèn. Nó cũng là một vật liệu được ưa chuộng cho giá đỡ trưng bày, biển báo và đồ chơi.
Tính chất vật lý
PETG có mật độ khoảng 1,27 g/cm³, độ bền kéo khoảng 50 MPa và mô đun uốn khoảng 2000 MPa. Nó nóng chảy ở 220–250°C và mang lại độ ổn định kích thước, khả năng kháng hóa chất và độ trong suốt tuyệt vời.
In 3D với PETG
PETG in tốt nhất ở 220–260°C, thấp hơn một chút so với ASA. Nó ít bị cong vênh và tách lớp hơn, nhờ tỷ lệ co ngót thấp. Không nhất thiết phải có bàn nhiệt, giúp nó có thể tiếp cận với nhiều loại máy in hơn. Độ trong suốt của PETG là một lợi thế đáng chú ý, mặc dù các cài đặt in như chiều cao lớp và tốc độ ảnh hưởng đến độ rõ nét. Các phương pháp xử lý bề mặt hóa học, chẳng hạn như sử dụng dichloromethane, có thể tăng cường các đặc tính quang học.
Xử lý hậu kỳ
PETG có thể được chà nhám và sơn, mặc dù việc chà nhám làm giảm độ trong suốt. Nó cũng hỗ trợ đánh bóng bằng ngọn lửa, một kỹ thuật làm tan chảy lớp ngoài để tạo ra lớp hoàn thiện bóng. Việc liên kết rất đơn giản với các chất kết dính thông thường.
Thách thức
PETG có tính hút ẩm, hấp thụ độ ẩm từ không khí, điều này có thể làm giảm chất lượng in. Nên bảo quản sợi trong môi trường khô ráo và sấy khô trước khi sử dụng.
ASA so với PETG: Phân tích so sánh
So sánh hiệu suất
Độ bền và khả năng chịu nhiệt
Nhiệt độ chuyển hóa thủy tinh của ASA (105°C) cao hơn PETG (80°C), làm cho nó tốt hơn cho các ứng dụng nhiệt độ cao. Cả hai vật liệu đều bền, nhưng ASA cứng hơn và chống trầy xước hơn.
Độ bám dính lớp
PETG vượt trội về độ bám dính lớp, giảm nguy cơ phân lớp trong các bản in phức tạp.
Chọn vật liệu phù hợp
Chọn ASA nếu dự án của bạn yêu cầu:
Chọn PETG cho:
Những cân nhắc cuối cùng
Không có vật liệu nào vượt trội hơn một cách phổ quát; sự lựa chọn phụ thuộc vào các yêu cầu cụ thể của dự án. Khả năng chống chịu thời tiết và độ bền của ASA đi kèm với độ phức tạp in cao hơn, trong khi PETG cân bằng giữa tính dễ sử dụng và tính linh hoạt. Việc hiểu rõ những sự đánh đổi này sẽ hướng dẫn bạn đến vật liệu tối ưu cho nhu cầu in 3D của bạn.
