3D Ekspertens Filament Introduktion - PLA vs. ABS

Den Kreative 3dprinter Filament Guide - 3D Eksperten sætter fokus på ABS vs. PLA, nye spændende eksotiske materialer og andre spændende innovative ting!

 

Den næste bølge af udviklingen indenfor 3dprint handler ikke nødvendigvis kun om nye printere og nye teknologier - nej, vi skal derimod til at se lidt nærmere på filamentet, forbrugsmaterialet der extruderes i en 3dprinter. Vi vil se lidt nærmere på de forskellige tilgængelige filamenter og give nogle små tips og tricks, som vi gennem tiden har fundet brugbare i forbindelse med 3dprint.

Vi håber i vil gøre brug af vores lille guide og tage springet ud i andre materialer og finde nye og spændende materialer til jeres næste kreative projekt.

Vi ser efterhånden dagligt at der kommer nye 3dprintere på markedet og at teknologien bliver stadig mere  gennemført og specialiseret som tiden går, hvilket betyder, at man nu ser at (FFF), også kendt som FDM printere, opnår helt nye resultater - hvad printkvalitet og brugervenlighed angår. Herudover ser vi også at printerne bliver mere præcise og at hastighederne stiger - samtidig med at emner der printes kan være mindre og langt mere detaljeret, end man tidligere har kunne præstere med en hobby/semi-professionel 3dprinter.

Som det ser ud nu befinder begrænsninger indenfor 3dprint sig ikke i udviklingen af nye printere og disses teknologi, men nok nærmere i den kemiske begrænsning der finder sig i 3dprinter materialet der skal gennem maskinerne. Begrænsningen befinder sig i at filamentet skal smeltes til et flydende materiale, extruderes gennem en dyse meget præcist doseret og herefter køles ned igen.

De fleste 3dprintere har idag et mere eller mindre advanceret kølesystem bestående af én eller flere små aktive blæsere, der på bedste vis, hjælper det extruderede materiale med at køle ned - der er dog begrænsninger for hvor meget man kan blæse på et emne, før at det vil deformere eller "warper", hvilket vi vil komme ind på senere.

Hvordan kommer vi så videre?

Når man har accepteret at 3dprint ikke er nogen hurtig teknologi og at det hele tager sin tid, så kan man åbne øjnene for muligheder i de mange forskellige filamenter/materialer der findes på markedet. Dette område er hvor der virkelig sker en stor udvikling og hvor der virkelig er mulighed for at arbejde med sin kreativitet.

Dette skrift vil omhandle 3dprint og de mange materialer man kan bruge indenfor 3dprint. Vi vil endvidere forklare lidt om teknologien - det kan være nyttig viden for både nye og erfarne brugere af 3dprint - vi håber i kan bruge det =)

For at printe med "eksotisk" filament vil der ofte være særlige krav til de fleste maskiner man printer på, det software der bruges og ikke mindst den erfaring man har som bruger - det er dog sjældent at man ser at det ikke er muligt at printe med andre materialer, end det man typisk bliver anbefalet - måske kan din egen maskine endda printe med eksotisk materiale uden at du er bekendt med det?

 

De to kendisser

ABS

ABS er en forkortelse af Acrylonitrile Butadiene Styrene. Hvis du er én af dem der fulgte lidt med i kemi timerne i skolen, så vil du sikkert bemærke at de to sidste ord, lyder meget kemiske. Det sidste ord lyder meget som polystyrene hvilket er anvendt i mange former for emballage - og de fleste har som barn / ung holdt en flamme mod noget emballering og set at dette smelter og har en meget særlig slem lugt. Den smeltede del er hvad der gør ABS til en thermoplastik polymer, der er anvendelig i FFF 3dprint.

ABS har været anvendt i industriel 3dprint i mange år og har altid været et meget populært plast i udviklingen af filament til 3dprint: det smelter rimelig konsistent ved omkring 230 grader celsius, hvilket nemt kan opnås med 3dprintere i hobby kategorien. Det er et relativt stærkt materiale, lidt fleksibelt og har en relativt høj smeltetemperatur (glass transition) på omkring 100C. Altså er denne temperatur given for hvornår emnet af ABs går fra at være solidt (størknet) til et stadie hvor det deformerer og mister form (blødt).

Dette betyder at ABS er særdeles god til 3dprintede dele der skal have en vis holdbarhed, styrke og fleksibilitet - altså  f.eks. en funktionel prototype der kunne bruges i en maskine eller et emne der på anden måde er udsat for høje temperaturer såsom sol lys eller varme væsker.

Opløselighed og Finish

ABS er opløseligt i acetone. Acetone er nemt tilgændeligt og er et relativt sikkert kemikalie - som  de fleste kvinder sandsynligvis kender som neglelakfjerner (vær dog opmærksom på at ikke alle neglelakfjernere indeholder 100% acetone). Acetone kan bruges til at behandle/efterbehandle overfladen på dit 3dprintede ABS emne - her kommer forklaringen på et typisk setup/behandling af et ABS emne.

Når man 3dprinter vil man typisk kunne se de lag, som maskinen har lavet for at bygge emnet op (lag-på-lag). Disse lag kan man nemt behandle let med f.eks. sandpapir hvorefter man kan smøre/behandle emnet med acetone, for at lagene på emnet vil smelte sammen - dette vil give en glat overflade idet de mange lag på ydersiden af emnet vil smelte sammen og dermed fjerne synligheden af de mange små lag. For at få fuld anvendelse af sin acetone behandling kan man gøre brug af aceonte damp - dette vil vi komme ind på senere. Vi vil i samme omgang gerne gøre opmærksom på at dette ikke er noget der bør eksperimenteres med hjemme, da acetone er giftigt og skal behandles af folk med erfaring.

Altså vil acetone damp give, et eller mat ABS printet emne, en høj glans og dermed et ofte pænt finish - man skal dog også huske at det vil kunne fjerne små detaljer, idet der sker en smeltning af emnets ydre skal.

Ulemper

Én af de ulemper der findes ved ABS bemærkes når det extruderes / eller bliver opvarmet, hvilket er hverken lugter eller for den sags skyld er anbefalelsesværdigt at indånde.

En anden ulempe er at ABS materiale skrymper hurtigt, efter det er extruderet. I denne process hvor det opvarmes (udvides) og nedkøkes (skrympes) sker der ofte det man kender som Warping. Altså at emnet trækker sig sammen og dermed mister sin tilknytning til emnepladen hvorpå der printes. Warping er et kendt problem og der er uden tvivl kommet nogle gode fif til at printe med dette materiale gennem tiden. En af de ting man kan tage højde for at undrlaget hvorpå man printer. Vi har stor succes med at printe på Kapton tape på en heated bed (110C) der er vædet/aftøret i acetone-juice (google this). Dette giver en god vedhæftning. Et andet alternativ er en BuildTak, der i princippet er et stort klistermærke, der monteres på emnepladen hvor der printes - det har lidt konsistens som en musemåtte og giver en god vedhæftning på dine emner - dette gælder næsten alle materialer indenfor 3dprint. Når du printer med ABS kan det være en fordel at have et opvarmet/indelukket bygge-kammer - dette kan gøres med akryl-sider eller anden indelukning af printeren, hvilket bevirker at printet i ABS har en langsommere afkøling og dermed undgår warping. Man skal være opmærksom på at når man kører med en heated buildplate vil det koste væsentligt mere i strøm og dermed øge prisen på dine 3dprint. Altså er der både fordele og ulemper ved ABS som man bør være opmærksom på inden man går igang med at printe.

 

+ Styrke

+ Fleksibilitet

+ Efterhandlingsmuligheder

 +Ude ende (ofte pænt)

 

- Svært at printe med

- Warping

- Heated bed = mere strøm

- Lugt og forurenings gener

 

 

PLA

PLA - eller også kendt som Polylactic Acid - er en fuldkommen anderledes form for thermoplastik. Det er typisk lavet af majsstivelse eller sukkerrør og er et bionedbrydeligt materiale - dette betyder altså at det er et mere øko-venligt materiale end ABS. Det smelter typisk mellem 190 til 210 grader celsius og (defineret af mange) lugter ikke slemt, når det smeltes - det siges at mange nyder duften af PLA, men det lader vi være usagt.

PLA flyder lidt bedre end f.eks. ABS, hvilket i grove træt betyder at det har fordele når der skal printes emner med en høj detaljegrad og høj hastighed - dette er generelt for PLA og der vil naturligvis være forskel fra maskine til maskine - fra software til software. PLA er kendt for at være god til at lave skarpe hjørner og er især kendt for ikke at warpe i samme grad, som man ser ved ABS. I og med at det ikke warper i samme grad som ABS er det endvidere ikke nødvendigt at printe det på en heated bed, men kan derimod printes på de fleste underlag - glasplader - buildtaks - malertape - kapton - osv. Mange bruger limstifter, hårlak, trælim, eddike og mange andre sjove ting, får at højne vedhæftningen - hos 3D Eksperten bruger vi udelukkende BuildTaks og en ren klud - og ingen fedtede fingre eller støv på emnepladen. Det kan ofte anbefales at printe på 60 grader celcius, hvis man har en heated bed/opvarmet emneplade monteret.

Når man printer med PLA vil man hurtigt finde ud af at det har en relativ glans-agtig overflade, sammenlignet med ABS - mængden af glans kommer an på indholdet (farven) og til dels den printtemperatur man anvender til filamentet. Advanceret brugere vil ofte være i stand til at variere sin glans ved at justere sin printtemperatur - hvis dette kunne være interessant at arbejde på.

Opløslighed

PLA er ikke opløseligt i acetone, som f.eks. ABS. PLA kan derimod opløses i Sodium Dydroxide (opvaske tablet). Det er meget skrappe sager og ikke noget man skal have fingrene i, med mindre man ved præcis hvad man har med at gøre - Altså et "Dont do this at home" skilt på denne metode.

Altså skal man printe PLA med omkring 190-210C på hotend og omkring 60C på heated bed, tape eller lignende. PLA har en smeltetemperatur (glass transition) på omkring 60C og deformerer over disse grader. Dette betyder at PLA ikke egner sig til emner der skal udsættes for f.eks. sollys, varme biler eller lignende og er i sin struktur et "skørt" materiale og derfor ikke anbefalelsesværdigt i til mange mekaniske dele der skal have en lang holdbarhed. Altså er PLA nemmere at printe med for den normale bruger sammenlignet med ABS og man kan konkludere ud fra dette at PLA er mere egnet som et "standard" materiale til den normale forbruger af 3dprint, der skal bruges til "show-and-tell" emner, prototyper der skal fremvises mv.

 

+ Let at printe med

+ God til skarpe kanter og hjørner

+ Høj detaljegrad og hastighed

+ Økovenligt / Bionedbrydeligt

+ Lugter ikke grimt / ingen krav til udluftning

+ kræver ikke heated bed / bedre strømforbrug

 

- Skørt i struktur (glas-agtigt)

- Varmeholdbarhed /deformering / lav glass transtion temperature på 60C

- Svært at efterbehandle (ingen acetone-tricks)