📖 ABS в 3D печати: характеристики, преимущества и применения

Акрилонитрилбутадиенстирол (ABS) — второй по популярности филамент для 3D печати, который отличается своими отличными физико-химическими характеристиками. Несмотря на свою универсальность, ABS требует более сложных условий для печати по сравнению с другим популярным материалом — PLA. Однако его высокая прочность, термостойкость и способность выдерживать нагрузку делают его незаменимым в ряде приложений, особенно для печати функциональных и технических деталей.

История появления ABS

ABS был изобретен в США в середине 20 века, непосредственно в годы Второй мировой войны. Этот материал был создан как замена многим другим пластикам и резине, что сыграло важную роль в различных военных и гражданских технологиях. В основе ABS лежат три основных компонента: акрилонитрил, бутадиен и стирол, каждый из которых был получен в разное время немецкими химиками.

Акрилонитрил (полученный Альфредом Айнхорном) был основой для производства разнообразных пластмасс.
Бутадиен (применяемый для синтетического каучука) был впервые получен Адольфом фон Байером.
Стирол, полученный при перегонке камфоры в 19 веке, стал третьим важным компонентом.

После комбинирования этих веществ при высоких температурах и давлении, образуется полимер, который используется для производства пластиковых изделий, в том числе филамента для 3D печати.

Основные характеристики филамента ABS

ABS — это жесткий пластик с глянцевой поверхностью, который легко плавится и используется в различных технологиях, включая литье и 3D печать. Он обладает рядом отличительных физических характеристик, среди которых:

Плотность: 1,02-1,06 г/см³
Температура плавления: +210°C – +240°C
Температура стеклования: +60°C
Термостойкость: +103°C – +113°C
Усадка: 0,3-0,7%
Влагопоглощение: 0,2-0,4%

ABS отличается высокой механической прочностью и устойчивостью к воздействию различных веществ, таких как масла, кислоты и щелочи. Он также поддается вторичной переработке и хорошо подходит для механической обработки.

Достоинства и недостатки ABS

Достоинства:

Высокая температура плавления позволяет создавать термостойкие изделия.
Высокая прочность и пластичность делают ABS идеальным для изготовления деталей, которые должны выдерживать механические нагрузки.
Доступная стоимость по сравнению с другими материалами с аналогичными характеристиками.
Простота химической и механической обработки: ABS легко поддается обработке и может быть окрашен.
Широкая цветовая палитра, включая прозрачные и матовые варианты.

Недостатки:

Выделение токсичных и раздражающих веществ при нагревании, что требует использования закрытых камер для печати.
Низкая стойкость к ультрафиолету: ABS со временем желтеет и рассыхается при воздействии солнечных лучей.
Высокая термоусадка, что может вызвать проблемы с деформацией и отслоением слоев при печати.
Неэкологичность: ABS не является биоразлагаемым материалом, что делает его менее экологически безопасным по сравнению с другими филаментами, такими как PLA.

Применения ABS в 3D печати

Из-за своих высоких механических характеристик ABS широко используется не только в 3D печати, но и в промышленности. Он идеально подходит для создания:

Прототипов различных изделий, которые требуют высокой прочности и точности.
Функциональных деталей, таких как корпуса для электроники, механизмы и другие компоненты.
Мастер-моделей для литья — ABS хорошо работает для создания моделей, которые затем используются для производства металлических изделий.
Сувениров и других декоративных элементов.
Технических деталей под нагрузкой, таких как крепежи, держатели и компоненты, которые подвергаются механическому воздействию.

3D печать ABS и особенности постобработки

ABS — это более требовательный филамент по сравнению с PLA, и для его печати требуется соблюдение ряда условий:

Закрытая камера: Для предотвращения деформаций, трещин и воздействия токсичных паров необходимо использовать 3D принтеры с закрытой камерой.
Температура экструдера должна составлять от +220°C до +260°C, в зависимости от рекомендаций производителя филамента.
Температура стола: Рабочая поверхность принтера должна быть нагрета до 80-110°C для обеспечения хорошей адгезии.
Гигроскопичность: ABS сильно поглощает влагу, поэтому перед использованием его нужно просушить при температуре 60-80°C в течение 1-2 часов.

При правильных настройках печати, ABS легко поддается постобработке, как механической, так и химической. Одним из популярных методов улучшения поверхности моделей является использование ацетона. После нанесения ацетона поверхность становится гладкой и блестящей, что помогает добиться высокого качества финального изделия.

Модификации ABS

Чтобы улучшить характеристики ABS, производители разработали несколько модификаций материала:

ABS+ — улучшенная версия, произведенная из высококачественного очищенного сырья, что повышает прочность и стабильность материала.
ABS MAX — модификация с повышенной твердостью и жесткостью, предназначенная для использования в условиях повышенных нагрузок.
ABS GF4, GF30, CF5 и другие инженерные модификации — эти материалы содержат добавки, такие как стекловолокно или углеродное волокно, что повышает прочность и термостойкость ABS. Они используются для печати сложных и высокопрочных изделий.

Заключение

ABS является одним из наиболее универсальных и востребованных материалов в 3D печати благодаря своей высокой прочности, термостойкости и способности к механической обработке. Несмотря на определенные требования к условиям печати, этот филамент широко используется для создания как прототипов, так и функциональных деталей, которые должны выдерживать значительные нагрузки. Однако важно помнить о недостатках материала, таких как токсичность при печати и высокая термоусадка, которые могут потребовать дополнительной настройки принтера и использования специальных условий.

Принтульки