ABS-пластик: характеристики, преимущества и параметры печати

June 22, 2021
0 comments

Акрилонитрилбутадиенстирол (АБС, ABS) — один из наиболее популярных материалов для 3D-печати ввиду относительной дешевизны и удачного сочетания физико-механических и химических характеристик.

ABS-пластик

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.

ABS-пластик


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.

ABS-пластик

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:

  • Плотность: 1,05 г/см^3
  • Температура эксплуатации: от -40°С до +90°С
  • Температура размягчения: ~ 103°С

Механические характеристики REC ABS:

  • Ударная вязкость по Шарпи: 180,14 кДж/м^2
  • Прочность при растяжении вдоль слоев: 29,6 МПа
  • Модуль упругости при растяжении вдоль слоев: 1,27 ГПа
  • Прочность на изгиб: 65,4 МПа
  • Модуль упругости на изгиб: 2,14 ГПа
  • Максимальная нагрузка на изгиб: 103 Н
  • Прочность при растяжении поперек слоев: 19,7 МПа
  • Модуль упругости при растяжении поперек слоев: 2,34 ГПа
  • Максимальная нагрузка на растяжение: 785 Н
  • Прочность на сжатие: 49,3 МПа
  • Модуль упругости на сжатие: 1,71 ГПа
  • Максимальная нагрузка на сжатие: 5994 Н
  • Предел текучести при растяжении и температуре 23°С: 52 МПа
  • Прочность при изгибе 2,8 мм/мин. 23°C: 70 МПа
  • Ударная твердость по Роквеллу (шкала R): 112
  • Вязкость по Изоду: 25 кДж/м2
  • Масло- и бензостойкость (максимальное изменение формы за 24 часа): 0,2%
  • Кислородный индекс, %O2 по ГОСТ 21793-76: 18,2-18,5
  • Массовая доля золы по ГОСТ 15973: менее 0,01%

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.

ABS-пластик

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.

ABS-пластик

Пример 3D-печати на рафте

Рекомендуемые настройки для 3D-печати материалом REC ABS:

  • Температура сопла: 240-270°C
  • Температура стола: 90-110°C
  • Обдув не рекомендуется
  • Рекомендуемые адгезионные средства: клей The3D, полиэстерная пленка
  • Минимальный диаметр сопла: 0,1 мм

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.

ABS-пластик

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):

  • Метанол: <0,1 мг/м^3 (ПДК 1 мг/м^3)
  • Ацетальдегид: <0,5 мг/м^3, (ПДК 5 мг/м^3)
  • Формальдегид: 0,197 +/- 0,049 мг/м^3 (ПДК 5 мг/м^3)
  • Стирол: <0,05 мг/м^3, (ПДК 30 мг/м^3)

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:

На ударную вязкость по Шарпи

На изгиб

На разрыв вдоль слоев

На разрыв поперек слоев

На сжатие

*все испытания проводились на напечатанных образцах с толщиной слоя 0.2мм