Materiały inżynierskie - w tym się specjalizujemy

Wybór materiału do druku 3D: ABS, ASA czy PLA z domieszką włókien węglowych lub szklanych?

Druk 3D to fascynujący proces, który zyskuje na popularności zarówno w zastosowaniach hobbystycznych, jak i profesjonalnych. Jednym z kluczowych wyborów, przed którym stają osoby drukujące, jest dobór odpowiedniego materiału. W tym artykule przyjrzymy się trzem popularnym materiałom – ABS, ASA oraz PLA z domieszką włókien węglowych i szklanych – z uwzględnieniem ich właściwości, parametrów i technicznych aspektów.

1. ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene)

Właściwości:

• Temperatura topnienia: ABS topnieje w zakresie 220-250°C.

• Wytrzymałość mechaniczna: Jest to materiał o dobrych właściwościach mechanicznych – wytrzymały na uderzenia i o wysokiej odporności na zmęczenie materiałowe.

• Sztywność: ABS jest materiałem sztywnym, ale nie tak twardym jak niektóre tworzywa sztuczne.

• Stabilność termiczna: Wysoka stabilność termiczna (do około 100°C), co sprawia, że ABS jest popularnym materiałem w produkcji części roboczych.

Zastosowania:

ABS znajduje zastosowanie w produkcji elementów mechanicznych, obudów elektroniki, części samochodowych, a także w przemyśle zabawkarskim (np. klocki LEGO).

Wady:

• Kurczenie się podczas chłodzenia: Jednym z największych problemów związanych z ABS jest jego skłonność do kurczenia się, co może prowadzić do wypaczeń na wydrukach.

• Wydzielanie oparów: Podczas druku ABS może wydzielać nieprzyjemne opary, dlatego ważne jest, aby drukować w dobrze wentylowanych pomieszczeniach lub używać zamkniętych komór druku.

---

2. ASA (Acrylonitrile Styrene Acrylate)

Właściwości:

• Odporność na warunki atmosferyczne: ASA jest bardzo odpornym materiałem na promieniowanie UV, co czyni go idealnym do użytku na zewnątrz. Nie żółknie pod wpływem słońca, co jest typowe dla ABS.

• Temperatura topnienia: Podobnie jak ABS, ASA topnieje w zakresie 220-250°C, co zapewnia podobną łatwość druku.

• Odporność chemiczna: ASA jest odporny na działanie chemikaliów, olejów i smarów, co sprawia, że nadaje się do stosowania w bardziej wymagających warunkach.

Zastosowania:

ASA jest często wykorzystywany do produkcji części, które będą eksponowane na zewnątrz, takich jak osłony samochodowe, elementy konstrukcyjne w przemyśle budowlanym czy elementy wystroju ogrodowego.

Wady:

• Trudniejszy w druku niż PLA: Chociaż jest łatwiejszy w obróbce od ABS, ASA nadal może sprawiać trudności w przypadku nieodpowiednich warunków drukowania (np. brak odpowiedniej wentylacji).

---

3. PLA z domieszką włókien węglowych lub szklanych

PLA (kwas polimlekowy) jest jednym z najczęściej wykorzystywanych materiałów w druku 3D, szczególnie wśród hobbystów. Z dodatkiem włókien węglowych (CF) lub szklanych (GF) uzyskujemy materiały, które łączą w sobie zalety PLA i dodatkowe właściwości wynikające z tych włókien.

PLA z włóknem węglowym (CF):

• Właściwości: Dodatek włókien węglowych zwiększa wytrzymałość materiału, poprawia jego sztywność, a także zmniejsza wagę wydrukowanych obiektów. Wydruki stają się sztywniejsze i bardziej odporne na odkształcenia.

• Zalety:

  • Wyższa wytrzymałość na rozciąganie i zginanie w porównaniu do czystego PLA.

  • Lepsza stabilność wymiarowa, mniejsze ryzyko wypaczeń.

  • Wydruki z PLA CF mają atrakcyjny wygląd – z charakterystycznym matowym, chropowatym wykończeniem powierzchni.

• Wady:

  • Włókna węglowe mogą szybciej zużywać dyszę drukarki, zwłaszcza standardową, dlatego warto używać dysz stalowych lub innych odpornych na ścieranie.

  • Może być mniej elastyczny i bardziej kruchy w porównaniu do innych materiałów.

PLA z włóknem szklanym (GF):

• Właściwości: Dodatek włókien szklanych poprawia wytrzymałość na ściskanie, odporność na temperatury oraz twardość materiału. Jest to materiał bardziej odporny na uszkodzenia mechaniczne, co sprawia, że doskonale sprawdza się w produkcji bardziej wymagających komponentów.

• Zalety:

  • Bardzo duża sztywność i twardość.

  • Wydruki o bardzo wysokiej odporności na ścieranie i uszkodzenia mechaniczne.

  • Mniejsza podatność na wypaczenia niż w przypadku czystego PLA.

• Wady:

  • Z racji na dodatek włókien szklanych, materiał jest bardziej szorstki, co może prowadzić do szybszego zużycia dyszy.

  • Wyższa temperatura druku (ok. 220-250°C), co może wymagać lepszej kalibracji drukarki.

---

Porównanie materiałów