ABS-пластик для 3D-печати
Высокая прочность ABS-пластика позволяет использование в производстве несущих элементов
ABS-пластик (акрилонитрилбутадиенстирол, АБС) – ударопрочный термопластик, завоевавший высокую популярность в промышленности и в аддитивном производстве.
Отличные механические и физические свойства ABS-пластика обуславливают возможность применения этого материала для создания всевозможных объектов, имеющих практическую ценность. ABS-пластик широко применяется в автомобильной, медицинской и сувенирной промышленности, в производстве спортивного инвентаря, сантехники, банковских карт, мебели, игрушек и др.
Относительно невысокая стоимость ABS-пластика и сравнительная легкость использования в качестве расходного материала привели к высокой популярности ABS среди энтузиастов 3D-печати. ABS-пластик является одним из наиболее популярных материалов для печати методом послойного наплавления (FDM/FFF).
Безопасность ABS-пластика
ABS-пластик относительно безопасен и не предоставляет угрозы в нормальных условиях. Тем не менее, нагревание ABS приводит к выделению токсичных паров акрилонитрила, что означает необходимость элементарных предосторожностей при 3D-печати. Объем испарений, как правило, невелик ввиду относительно медленного расхода материала при FDM-печати. Для обеспечения полностью безопасных условий требуется лишь хорошая вентиляция помещения или вытяжка. Стоит также иметь в виду, что ABS-пластик вступает в реакцию с этанолом, что приводит к выделению стирола.
Не следует использовать готовые изделия из ABS для хранения горячей пищи и напитков, либо алкоголя при любой температуре.
Технические характеристики ABS-пластика
| Температура стеклования | Около 105°C |
| Прочность на изгиб | 41 МПа |
| Предел прочности на разрыв | 22 МПа |
| Модуль упругости при растяжении | 1627 Мпа |
| Относительное удлинение | 6% |
| Усадка при охлаждении | До 0,8% |
| Плотность материала | Около 1,05 г/см³ |
Стоить иметь в виду, что фактические параметры ABS-пластика для 3D-печати будут зависеть от спецификаций производителя. Во многих случаях ABS смешивается с другими термопластиками (например, полистиролом), что приводит к изменению температуры экструзии, устойчивости к определенным растворителям и пр.
Преимущества и недостатки ABS-пластика
Основным недостатком ABS-пластика можно считать относительно низкую устойчивость к прямому воздействию солнечного света. Кроме того, потенциальная токсичность материала несколько ограничивает применение в производстве игрушек, пищевой тары и медицинских инструментов.
Широкий выбор цветов наглядно демонстрируется кирпичиками Lego, производимыми из ABS-пластика
В то же время, ABS-пластик имеет целый ряд положительных качеств:
Использование в 3D-печати
Результат обработки модели из ABS-пластика парами ацетона
Печать ABS-пластиком сопряжена с определенными технологическими трудностями ввиду достаточно высокой склонности к усадке, то есть к потере объема при охлаждении. Как следствие, возможно образование деформаций и расслоение моделей. Этот момент учитывается производителями, оптимизирующими 3D-принтеры для печати ABS за счет установки подогреваемых рабочих платформ и обеспечения той или иной степени климатического контроля в рабочей камере. Некоторые методы борьбы с деформациями описаны в разделе «Как избежать деформации моделей при 3D-печати».
Помимо возможности механической обработки, ABS легко растворяется в ацетоне и в некоторых других растворителях, что позволяет производить достаточно крупногабаритные модели из составных частей путем склеивания. Кроме того, обработка готовых моделей парами ацетона позволяет сглаживать внешние поверхности и достигать полной герметичности. Подробнее об обработке ацетоном можно узнать в разделе «Обработка распечатанных 3D-моделей».
ABS-пластик: характеристики, преимущества и параметры печати
Акрилонитрилбутадиенстирол (АБС, ABS) — один из наиболее популярных материалов для 3D-печати ввиду относительной дешевизны и удачного сочетания физико-механических и химических характеристик.
Тем не менее, АБС не лишен недостатков, наиболее значимый из которых — довольно высокая термоусадка, в большинстве случаев требующая использования не только адгезионных средств, но и закрытых термокамер с подогреваемыми платформами. В противном случае возможно преждевременное отделение печатаемого изделия от столика, а также деформации и растрескивание в процессе 3D-печати. При должной подготовке и использовании соответствующих материалов и оборудования эта проблема успешно решается.
Основные преимущества АБС
АБС демонстрирует хорошие прочностные характеристики, включая ударную стойкость, и отлично поддается механической обработке. Этот полимер также реагирует со многими растворителями, что можно рассматривать и как недостаток, и как преимущество. Например, АБС легко растворяется в ацетоне, что позволяет использовать последний для склеивания отдельных деталей (особенно хорошо работает так называемый «АБС-сок» — раствор АБС в ацетоне), а также сглаживания поверхностей с помощью кистей или паровых бань.
3D-печатная модель из АБС до и после сглаживания парами ацетона
АБС обладает достаточно высокой температурой тепловой деформации, однако длительная эксплуатация деталей без защитных покрытий на открытом воздухе не рекомендуется, так как материал весьма восприимчив к разрушительному действию ультрафиолетового излучения. Для этой цели лучше подходит близкий родственник АБС — акрилонитрилстиролакрилат (АСА, ASA), представленный в нашем ассортименте под названием REC Eternal.
Общие характеристики REC ABS:
Механические характеристики REC ABS:
Рекомендации по подготовке к 3D-печати
АБС не требует использования высокотемпературных экструдеров или износостойких сопел, но, как упоминалось выше, при работе с АБС необходимо соблюдать достаточно жесткий температурный режим во избежание проблем из-за преждевременной усадки.
Так как степень линейной усадки зависит от габаритов моделей, при 3D-печати небольших изделий длиной и/или шириной в несколько сантиметров зачастую можно обойтись подогревом стола и использованием адгезионного покрытия. Другими словами, такие изделия можно печатать на недорогих 3D-принтерах с открытыми рамами, например множественных клонах Prusa.
При 3D-печати более крупных деталей, измеряемых десятками сантиметров и выше, необходимо использовать как минимум закрытые камеры с подогреваемыми столиками, а оптимально — термокамеры с активной регулировкой фоновой температуры.
Типичные проблемы при 3D-печати АБС-пластиком, вызываемые усадкой: закручивание нижних слоев и растрескивание
Скорость укладки нити необходимо подбирать, опять-таки отталкиваясь от усадки. При использовании 3D-принтеров с открытой рабочей зоной 3D-печать желательно осуществлять без использования обдува, но для этого скорость укладки должна быть достаточно низкой для того, чтобы пластик успевал схватываться, затвердевать и выдерживать вес последующих слоев. При использовании термокамер, особенно активных, эта проблема нивелируется, так как фоновая температура помогает стабилизировать температуру пластика, что в свою очередь позволяет использовать обдув и наращивать скорость 3D-печати.
Слишком высокой скорости стоит избегать даже при использовании термокамер и обдува, так как хотэнд не будет справляться с плавлением филамента, что приведет к пропускам в укладке материала и образованию дыр в изделиях. Повышать производительность хотэнда через чрезмерное повышение температуры не рекомендуется, так как это может привести к образованию нагара, пробок и даже к пиролитическому разложению материала.
Для повышения адгезии с рабочей поверхностью можно использовать специальные покрытия и клеевые составы. Дополнительно можно печатать рафты или юбки — вспомогательные конструкции под моделью и вокруг нее, увеличивающие площадь соприкосновения.
Пример 3D-печати на рафте
Рекомендуемые настройки для 3D-печати материалом REC ABS:
Хранение
Так как АБС восприимчив к ультрафиолету, материал желательно хранить в темном месте или непрозрачных контейнерах. АБС не отличается высокой гигроскопичностью, но тем не менее рекомендуется хранить вскрытый пластик в плотно закрытых пластиковых пакетах или других контейнерах с добавлением силикагеля для защиты от влаги и пыли. При необходимости материал можно просушить перед 3D-печатью и установить поролоновый пылевой фильтр перед подачей нити в экструдер. Подробный гайд по хранению пластиков для 3D-печати доступен по этой ссылке, а по просушиванию пластиков — здесь.
Безопасность REC ABS
При 3D-печати АБС возможно выделение вредных летучих веществ в небольших объемах, не представляющих серьезной опасности. Тем не менее, рекомендуется печатать в хорошо проветриваемых помещениях и по возможности оборудовать рабочие станции вытяжкой.
Объемы выделений и предельно допустимые концентрации (ПДК):
Сертификаты безопасности публикуются в специальном разделе нашего сайта.
Испытания REC ABS
Наша компания последовательно проводит испытания выпускаемых материалов для 3D-печати. С отчетами об испытаниях REC ABS можно ознакомиться по ссылкам ниже:
*все испытания проводились на напечатанных образцах с толщиной слоя 0.2мм
АБС-пластик: преимущества, применение и многое другое
Использование термопластов для создания множества бытовых товаров не ново. Их широкое применение в основном связано со способностью превращаться в жидкость (а не гореть) после достижения определенной температуры. Например, АБС-пластик можно сжижать при температуре 221 градус по Фаренгейту, а затем охлаждать и снова нагревать.
Это единственное свойство делает термопласты, такие как АБС, отличным материалом для современных процессов формования, таких как литьё пластмасс под давлением.
До использования термопластов термореактивные пластмассы использовались в различных производственных процессах. Однако у термореактивных материалов есть серьезное ограничение. Однократное нагревание термореактивного материала вызывает необратимые химические изменения, в результате которых они затвердевают.
Второй нагрев термореактивного пластика заставляет их гореть. Таким образом, возможность вторичной переработки равна нулю по сравнению с термопластами, такими как ABS, которые можно многократно нагревать и повторно формовать в желаемые формы.
Что такое АБС-пластик?
АБС-пластик или акрилонитрилбутадиенстирол — это аморфный, ударопрочный, непрозрачный термопласт, который широко используется в промышленности. Как следует из названия, термопласт состоит из трех мономерных единиц:
Каждое мономерное звено придает термопласту отдельные свойства. В то время как акрилонитрил способствует его высокой химической и термостойкости, бутадиен увеличивает прочность и ударную вязкость, а стирол предлагает такие свойства, как жесткость и технологичность.
Ключевые свойства
АБС-пластик считается очень прочным в конструктивном отношении. Это делает его идеальным выбором для различных областей применения, где требуется прочный и жесткий пластик, устойчивый к внешним ударам. Он широко используется в изделиях: защитные кожухи, кожухи для камер, жесткая упаковка и другие, которые должны быть прочными.
Физические свойства АБС-пластика:
Ниже приведены основные физические свойства АБС-пластика:
Химические свойства АБС-пластика:
Ниже приведены некоторые важные химические свойства термопласта АБС:
Механические свойства АБС-пластика:
Электрические свойства АБС-пластика:
Для использования в различных коммерческих продуктах АБС-пластик, как и большинство других термопластов, модифицируется путем добавления добавок, а также иногда путем изменения соотношения всех трех присутствующих в нем мономерных звеньев.
Добавление добавок (волокна, наполнители, ПВХ, минералы, термостабилизаторы, смазочные материалы и т. д.) Приводит к различным свойствам материала и следовательно, к получению различных сортов термопласта, таких как высокая и средняя ударопрочность, термостойкость, огнестойкость, гальваническое покрытие, сорта и др.
Хотя АБС-пластик обладает некоторыми превосходными свойствами, которые делают его очень востребованным термопластом в обрабатывающей промышленности, необходимо также внимательно учитывать некоторые ограничения. Плохая стойкость к растворителям (особенно к спирту, эфирам и т. д.), низкая диэлектрическая прочность, плохая стойкость к атмосферным воздействиям, легко царапается и т. д. — вот некоторые ограничения использования АБС.
Тем не менее, большинство этих ограничений изменяются или преодолеваются производителями пластмасс путем смешивания АБС-пластика с другими полимерами, такими как ПВХ, ПА, ПК и т.д. Опытные производители могут приготовить различные смеси АБС-пластика.
Токсичность
ABS считается относительно нетоксичным и, следовательно, безвредным термопластом. О каких-либо известных неблагоприятных последствиях для здоровья в результате воздействия АБС-пластика пока не сообщалось. Он не содержит известных канцерогенов, не вымывается и стабилен. Следовательно, это безопасный пластик для изготовления детских игрушек и подобных товаров.
Однако ABS не подходит для использования в качестве медицинских имплантатов из-за других ограничений.
Как уже упоминалось, АБС-пластик полностью пригоден для вторичной переработки. По этой причине его можно легко смешивать с другими материалами для производства различных коммерческих продуктов, которые имеют высокое качество и в то же время рентабельны.
Производственный процесс
Как упоминалось ранее, АБС-пластик представляет собой комбинацию трех отдельных мономерных единиц, а именно: акрилонитрила, бутадиена и стирола, полимеризуется в процессе эмульсии.
Другие процессы, такие как массовая полимеризация и т. д., также используются для создания термопласта АБС. Тем не менее, эмульгирование остается наиболее распространенным глобальным процессом создания АБС-пластика.
Кроме того, большинство отраслей промышленности используют старые предварительно созданные изделия из АБС-пластика в качестве исходного материала для создания АБС-пластика. Благодаря своей 100% возможности вторичной переработки изделия из АБС-пластика можно многократно нагревать, сжижать и преобразовывать в новые изделия.
Отрасли применения
ABS находит применение во многих коммерческих и промышленных отраслях. Его свойства, такие как устойчивость к химическим веществам, теплу и физическим воздействиям, делают его отличным материалом для различных продуктов.
АБС-пластик довольно легко обрабатывать. Его низкая температура плавления делает его отличным выбором для современных технологий формования, таких как процесс производства пластиковых изделий или даже процесс 3D-печати. Следовательно, это хороший выбор для процесса с высокой температурой.
Кроме того, низкая стоимость АБС-пластика также увеличивает его популярность.
Все вышеупомянутые характеристики, а также свойства АБС-пластика делают его хорошим основным материалом для различных применений в самых разных отраслях промышленности, таких как автомобилестроение, производство электроприборов, спортивное оборудование, игрушки, строительство и т. д.
Ниже приведены некоторые из популярных применений АБС-пластика:
Использование ABS для 3D-печати и разработки прототипов
В процессах 3D-печати, выполняемых с помощью машин FDM, используется АБС-пластик, его выбирают в основном из-за простоты обработки. Материал легко склеивается и декорируется, что делает его хорошим выбором для прототипирования. Благодаря хорошей отделке поверхности АБС относительно легче создать хороший косметический внешний вид с точки зрения цвета и текстуры.
Преимущества АБС-пластика
Что относится к преимуществам АБС-пластика по сравнению с другими доступными пластиками?
Так почему же АБС является одним из наиболее часто используемых полимеров, особенно когда речь идет о продуктах, производимых методом литья пластика?
Как упоминалось ранее, химические, физические, механические и электрические свойства АБС-пластика придают ему уникальные характеристики. Его относительно низкая температура плавления и низкая температура перехода газа делают его простым в использовании материалом для литья пластмасс под давлением.
ABS можно легко сжижать и формовать в сложные формы с помощью методов литья пластмасс.
Его 100% возможность вторичной переработки позволяет плавить снова и снова и изменять форму без какого-либо химического разложения или горения.
ABS считается очень «безопасным в обращении» пластиком, поскольку он быстро остывает и затвердевает. Кроме того, им относительно легко манипулировать, красить и декорировать, что делает его предпочтительным выбором для продуктов, для которых требуется высококачественная отделка.
Его высокая ударопрочность, термостойкость и амортизация делают его предпочтительным выбором для изделий, требующих структуры, формы и прочности.
Легкий и устойчивый к царапинам, он становится хорошим выбором для автомобильных приборов. Поскольку здесь необходимо заменить металлы на легкий пластик с отличной отделкой, ABS работает как прекрасная альтернатива.
Наконец, его достаточно низкие производственные затраты делают его очень экономичным решением и выбором среди множества других термопластов, доступных на рынке.
Заключение
Термопласты служат разным целям в зависимости от их физических, химических, механических и электрических свойств. Выбор подходящего полимера для конкретного применения требует глубокого понимания материала. АБС-пластик — это универсальный термопласт, который предлагает недорогую и качественную альтернативу другим материалам на рынке. Простота в использования, экономичность и уникальные свойства делают его популярным в различных отраслях.
