Среди материалов для 3D-печати наиболее популярны PLA, ABS и PETG. Ознакомьтесь со всеми сторонами спора о PLA, ABS и PETG!
PLA, ABS и PETG — одни из самых популярных вариантов филаментов среди любителей 3D-печати. Но вопрос остается открытым: Какой из них лучше? Споры о PLA и ABS и PETG могут быть очень запутанными, особенно для новичков, которые пытаются решить, какой материал лучше всего подходит для их целей.
Правда в том, что не существует лучшего для всех филамента. Если обобщить, то PLA легче всего печатать, PETG обеспечивает баланс между прочностью и удобством печати, а ABS — самый термостойкий и долговечный из всех трех. Помимо этих ключевых различий, каждый материал обладает дополнительными характеристиками, которые отличают его от других.
Выбор правильного филамента очень важен, поскольку в зависимости от назначения использование неправильного филамента может привести к таким проблемам, как деформация или расслоение. Например, поскольку PLA обладает меньшей термостойкостью, чем PETG, оставление отпечатка на улице в жаркий летний день может привести к его деформации.
В этой статье мы расскажем о достоинствах, недостатках и наилучших вариантах использования каждого материала, чтобы вы могли определить, какой из них больше всего подходит для ваших нужд. Давайте окунемся в работу!
Основные характеристики
| PLA | ABS | PETG | |
|---|---|---|---|
| Температура сопла | 190-220 °C | 220-250 °C | 220-250 °C |
| Температура стола | 50-60 °C | 90-110 °C | 70-90 °C |
| Корпус | Опционально | Требуется | Опционально |
| Скорость вентилятора | Высокая (100%) | Минимальная (0-20%) | Умеренная (30-50%) |
| Адгезия стола | Хорошая адгезия к PEI или с помощью клея; минимальная деформация | Рекомендуется использовать раствор ABS; значительная деформация | Рекомендуется использовать клей из-за чрезмерной адгезии |
Свойства материала
Механические свойства материала для 3D-печати — прочность, гибкость и ударопрочность — играют решающую роль в его пригодности для различных применений. Давайте посмотрим!
Прочность
Когда речь заходит о механических свойствах, каждый филамент сильно отличается друг от друга. Прочность нитей обычно определяется в терминах модуля Юнга, модуля изгиба, прочности на растяжение и ударной прочности.
Модуль Юнга означает, насколько жестким является материал или как сильно он будет изгибаться перед разрывом. Модуль упругости при изгибе измеряет жесткость материала при воздействии изгибающих сил. Он аналогичен модулю Юнга, но определяет, насколько материал сопротивляется деформации при изгибе, а не растяжении или сжатии. Прочность на растяжение — это сопротивление разрыву, как если бы вы пытались разорвать кусок, например, плоскогубцами. Прочность на удар определяет, насколько хорошо он сопротивляется внезапным силам или ударам (например, если вы ударите по нему молотком).
Следующая информация взята из технических паспортов Overture для PLA, ABS и PETG.
| PLA | ABS | PETG | |
|---|---|---|---|
| Модуль Юнга | 2641 ± 328 (МПа) | 1685 ± 81 (МПа) | 1986 ± 268 (МПа) |
| Модуль упругости при изгибе | 3279 ± 134 (МПа) | 25,1 ± 0,5 (МПа) | 44,3 ± 1,3 (МПа) |
| Прочность при растяжении | 47,1 ± 1,2 (МПа) | 1965 ± 72 (МПа) | 1165 ± 61 (МПа) |
| Ударная прочность | 3,1 ± 0,3 (кДж/м²) | 2,6 ± 0,4 (кДж/м²) | 4,7 ± 0,4 (кДж/м²) |
| Удлинение при разрыве | 5,1 ± 0,3 (%) | 8,2 ± 0,4 (%) | 7,2 ± 1,1 (%) |
PLA — самый жесткий материал, с более высоким модулем Юнга и приличной прочностью на разрыв, что делает его идеальным для декоративных моделей или функциональных деталей, которым не нужно гнуться. Однако, поскольку ударная прочность низкая, он довольно хрупкий и, следовательно, не подходит для функциональных отпечатков, где он может столкнуться с ударами. Лучше всего использовать его для изготовления статуэток, моделей и функциональных деталей с низкой нагрузкой, таких как крепления, кронштейны или органайзеры для использования внутри помещений, которые не подвергаются большим нагрузкам или ударам.
ABS значительно менее жесткий, чем PLA, с более низким модулем Юнга — поэтому он обладает большей гибкостью перед разрывом. Однако, поскольку прочность на разрыв также ниже, чем у PLA, он с большей вероятностью деформируется под нагрузкой. Основное преимущество ABS заключается в том, что он сильнее удлиняется перед разрывом, поэтому может выдержать большую деформацию перед разрушением, что делает его немного лучше при ударах, чем PLA. Поскольку ABS менее хрупкий, он больше подходит для функциональных деталей, которым необходима определенная гибкость, например, для механических компонентов.
Если говорить о механических свойствах, то PETG находится между PLA и ABS. По прочности на растяжение он близок к PLA, что делает его прочным и долговечным, но при этом обладает более высокой ударопрочностью, чем оба этих материала, что делает его менее хрупким. Умеренный модуль Юнга позволяет ему поглощать удары и не ломаться.
Баланс прочности и гибкости делает PETG отличной заменой ABS для функциональных печатных материалов, которые должны быть прочными, ударопрочными и устойчивыми к перепадам температур. Поскольку его также легче печатать, чем ABS (подробнее об этом мы поговорим позже), PETG часто выбирают для изготовления механических деталей. Знаете ли вы, что компания Prusa также печатает большинство деталей своих принтеров с использованием PETG?
Долговечность
Для определения прочности и долговечности важно определить, насколько хорошо филамент выдерживает воздействие внешних факторов, таких как ультрафиолетовое излучение (солнечный свет), влажность и температура окружающей среды, и соответствует ли она требованиям проекта. Например, если печатаемый объект носит чисто декоративный характер и будет храниться в помещении, то выбор материала может не иметь большого значения; однако он может стать проблемой, если вы планируете установить деталь на открытом воздухе.
PLA — наименее прочный из этих трех материалов, поскольку он хуже противостоит ультрафиолету и менее термостоек по сравнению с ABS и PETG. Воздействие солнечного света может привести к тому, что PLA со временем разрушится, станет хрупким и потеряет свою структурную прочность. Кроме того, температура стеклования (самая низкая температура, при которой материал может начать деформироваться) у PLA составляет 55-60 °C. Поэтому, если вы оставите кружку из PLA в машине жарким летним днем, скорее всего, она деформируется.
ABS более пригоден для использования на открытом воздухе, чем PLA, особенно с точки зрения термостойкости и механического износа. Имея температуру стеклования ~105 °C, он может выдерживать гораздо более высокие температуры, прежде чем деформируется. Поэтому он отлично подходит для деталей, подвергающихся умеренному нагреву. Однако при длительном воздействии солнечного света ABS со временем становится хрупким, а его цвет может поблекнуть.
Если вы хотите использовать отпечатки ABS на открытом воздухе, лучше всего покрасить их или нанести защитное покрытие от ультрафиолета, чтобы они служили дольше. Помимо использования на открытом воздухе, этот материал по-прежнему отлично подходит для изготовления функциональных деталей, которые могут подвергаться воздействию умеренного тепла, например, держателей моторов или автомобильных деталей. В этом видео от Teaching Tech рассказывается о некоторых интересных методах нанесения покрытия на отпечатки.
PETG — лучший выбор для долговечности, будь то устойчивость к погодным условиям, защита от ультрафиолета или водонепроницаемость. Его температура стеклования составляет около 85 °C, что находится между PLA и ABS. PETG хорошо переносит умеренную жару, но может размягчиться при экстремальных погодных условиях. Тем не менее, благодаря своей способности выдерживать длительное воздействие солнечного света, он все же объективно лучше, чем ABS, для большинства наружных применений.
Гигроскопичность
Когда речь заходит о гигроскопичности этих материалов — о том, сколько влаги они поглощают из окружающей среды — стоит отметить, что при контакте с влагой PLA не считается очень гигроскопичным. Но при длительном воздействии он может ослабнуть, особенно во влажной среде. По этим причинам PLA не следует использовать для изготовления изделий, которые будут находиться на открытом воздухе (например, 3D-печатная ваза для цветов у окна).
ABS также не отличается особой водостойкостью и может впитывать влагу, что со временем может нарушить его структурную целостность. В отличие от PLA и ABS, PETG не так легко впитывает воду, поэтому он будет хорошо себя чувствовать и во влажной или сырой среде.
Тем не менее, для любого из этих материалов рекомендуется правильное хранение, а умение сушить их перед использованием поможет избежать многих головных болей.
Безопасность пищевых продуктов
Когда речь заходит о 3D-печати предметов для пищевого использования (например мисок), распространенным заблуждением является то, что если материал маркируется Управлением по контролю за продуктами как безопасный для пищевых продуктов, то и конечный отпечаток должен быть безопасным. Это не всегда так.
Одна из самых больших проблем возникает из-за добавок. Даже если базовый материал сам по себе безопасен для пищевых продуктов (что справедливо для PLA, PETG и ABS), производители часто включают в него красители и добавки, чтобы улучшить свойства нити. Эти ингредиенты могут быть не протестированы или не одобрены как безопасные для пищевых продуктов, а значит, безопасность не гарантируется. Поскольку большинство производителей не раскрывают свои формулы в качестве коммерческой тайны, трудно узнать, что именно содержится в конкретной катушке.
Даже если вам удастся приобрести полностью безопасный для пищевых продуктов филамент, все равно остается вопрос о том, как технология моделирования плавленым напылением (FDM) создает модель слой за слоем. Поверхность и стенки никогда не будут абсолютно гладкими — между слоями всегда будут крошечные щели. В этих микроскопических зазорах могут скапливаться частицы пищи, влага и бактерии. Мытья вручную может быть недостаточно для полной очистки поверхности, а использование посудомоечной машины может привести к разрушению отпечатка или выделению химических веществ со временем.
По этим причинам, даже если PLA, PETG и ABS технически безопасны для пищевых продуктов с точки зрения самих материалов, мы не должны считать, что они безопасны для печати только на основании этого. Если вы хотите узнать, как правильно это делать (включая постобработку), ознакомьтесь с этой статьей. Например, помимо материалов, сам принтер также должен соответствовать стандартным гигиеническим нормам. Например, следует избегать латунных сопел, поскольку они содержат свинец, а сам принтер должен быть очень чистым.
Переработка
Поскольку 3D-печать становится все более популярной, влияние различных материалов на окружающую среду становится все более важным — особенно для типографий и малых предприятий, продающих 3D-печатные изделия.
PLA технически биоразлагаем в условиях промышленного компостирования, но он не так легко разлагается в домашнем компосте или на свалках. При этом он производится из возобновляемых источников, таких как кукурузный крахмал, что делает процесс производства более экологичным, чем пластмассы на основе нефти. Тем не менее, неудачные отпечатки и отходы не могут быть переработаны мусороуборочными компаниями, которые обычно используют домохозяйства. Но все же существуют достойные внимания альтернативы.
ABS не поддается биологическому разложению и производится из ископаемого топлива, что делает его наименее экологичным среди этих трех материалов. Однако, поскольку он встречается во многих потребительских товарах, предприятия по переработке отходов с большей вероятностью примут его. Не забывайте, что ABS выделяет летучие органические соединения (ЛОС) в виде паров во время печати, что также увеличивает его экологический след.
PETG частично подлежит переработке и имеет сходство с PET (используется в бутылках для воды), поэтому большинство программ по сбору мусора должны принимать его. Хотя он не является биоразлагаемым, в процессе печати он выделяет меньше летучих органических соединений, чем ABS.
Печать
Далее мы рассмотрим общие рекомендации и советы по печати для PLA, ABS и PETG. Поскольку конкретные настройки могут различаться в зависимости от принтера и материала, обязательно подкорректируйте значения, чтобы понять, что работает лучше всего именно для вас! Имейте в виду, что если вы имеете дело с композитными материалами — например, древесным PLA, углеродным PETG — настройки, скорее всего, будут отличаться от тех, что предназначены только для базовых материалов.
PLA
PLA лучше всего печатает при температуре сопла 190-220 °C и температуре стола 50-60 °C. Для достижения наилучших результатов вентилятор должен работать на 100%. Он хорошо приклеивается к листам PEI или стеклу, хотя при необходимости можно использовать клей-карандаш. Деформация встречается редко, но подогрев станины улучшает адгезию первого слоя.
Корпус не обязателен. Если ваш принтер закрыт, держите дверь или крышку открытыми, так как слишком высокая температура окружающей среды может деформировать отпечаток или привести к засорению экструдера.
К распространенным проблемам можно отнести образование нитей, катышков или шероховатых поверхностей, что может происходить из-за слишком высокой температуры сопла или недостаточного охлаждения. Если же вы столкнулись с плохой адгезией слоев, причиной может быть слишком низкая температура сопла. Регулируйте температуру небольшими шагами, пока она не станет идеальной.
ABS
ABS лучше всего печатает при температуре сопла 220-250 °C, а температура стола составляет 90-110 °C. Охлаждение должно быть минимальным или выключенным, чтобы предотвратить деформации и разделение слоев. Поскольку ABS не так легко прилипает к столу, как PLA, вам поможет использование ABS-сока, каптоновой ленты или клея. Подогреваемый стол необходим для предотвращения отрыва первого слоя.
Для поддержания стабильной температуры на протяжении всего процесса печати и предотвращения деформации необходим корпус. Для достижения наилучших результатов перед началом печати стоит прогреть камеру, оставив нагретый стол на некоторое время.
К числу распространенных проблем относятся деформация и растрескивание, которые часто возникают из-за слишком сильного обдува. Если держать корпус закрытым и отключить охлаждение, эти проблемы можно свести к минимуму. Еще один момент, о котором следует помнить — ABS выделяет сильные пары летучих органических соединений, поэтому необходимо обеспечить надлежащую вентиляцию или использовать воздушный фильтр.
И наконец, если вы вытащите отпечаток ABS из принтера сразу после завершения печати, он может деформироваться или рассыпаться из-за перепада температур (в вашей комнате, скорее всего, будет холоднее, чем в корпусе). Подождите несколько минут после окончания печати, чтобы модель успела медленно остыть.
PETG
PETG хорошо печатает при температуре сопла 220-250 °C, а температура стола 70-90 °C. В отличие от ABS, некоторое охлаждение полезно — около 30-50 % скорости вентилятора помогает сбалансировать адгезию и уменьшить паутину. Он хорошо прилипает к PEI, но может приклеиться слишком сильно и повредить стол, поэтому рекомендуется нанести тонкий слой клея в качестве разделительного средства. Для лучшей адгезии и более легкого удаления можно также использовать малярный скотч или текстурированную пластину PEI.
Корпус для PETG не требуется, хотя поддержание стабильной температуры окружающей среды помогает улучшить качество печати.
К числу распространенных проблем относятся наплывы и сочащиеся капли, поскольку PETG склонен к образованию паутины между деталями. Помочь может регулировка параметров втягивания и небольшое снижение температуры печати. Если происходит чрезмерная паутина, возможно, филамент впитал влагу, в этом случае его следует высушить перед печатью.
Постобработка
Для последующей обработки PLA можно шлифовать и красить, но чтобы получить действительно гладкую текстуру, необходимо использовать грунтовку. Его можно разгладить с помощью паяльника или пистолета с горячим воздухом, но имейте в виду, что слишком сильный нагрев может деформировать модель.
Для последующей обработки ABS можно разгладить паром из ацетона, чтобы создать глянцевую поверхность. Его также легче шлифовать и склеивать, чем PLA или PETG.
PETG трудно разгладить химическим способом, но его можно подвергнуть влажной шлифовке для получения полированной поверхности. Его также можно окрашивать.
Лучшие варианты PLA, ABS и PETG
Давайте рассмотрим несколько надежных вариантов PLA, ABS и PETG.
PLA
Elegoo предлагает один из самых доступных вариантов при сохранении хорошего качества печати. Он доступен в широкой цветовой гамме, включая прозрачный вариант, что делает его универсальным для различных проектов. В целом он довольно надежен, дает прочные результаты и требует минимальной настройки.
Проверить цену на Elegoo PLA на сайте:
ABS
Sunlu предлагает легкий для печати ABS, который выпускается в различных цветах. Большинство из них продается в 900-граммовых катушках, а не в стандартных 1 кг, но доступны и более крупные катушки по 3 и 5 кг. Он также более доступен по цене по сравнению с ABS от Polymaker.
Проверить цену Sunlu ABS на сайте:
ABS от Polymaker обеспечивает стабильные результаты с широким выбором цветов. Он доступен в катушках разных размеров, включая 1 кг, 3 кг и 5 кг, что удобно для тех, кто печатает большие модели или оптом. Бренд известен своей надежностью и предсказуемой производительностью.
Проверить цену Polymaker Polylite ABS
PETG
Sunlu предлагает PETG разных цветов, в том числе и более специализированные варианты, такие как светящийся в темноте и с вкраплениями углеродного волокна. Это делает его подходящим как для стандартной печати, так и для более продвинутых приложений, требующих уникальных свойств. Пользователи в целом довольны им.
Проверить цену Sunlu PETG на сайте:
Rapid PETG от Elegoo предназначен для высокоскоростной печати, поскольку он течет легче, чем стандартный PETG. Он выпускается в различных цветах и сохраняет в основном стабильное качество, хотя некоторые отмечают, что для достижения оптимальных результатов может потребоваться небольшая настройка.
Проверить цену Rapid PETG Elegoo на сайте:
