В аддитивной сфере акрилонитрилбутадиенстирол (АБС), предлагаемый нашей компанией под наименованием REC ABS, остается одним из трех наиболее популярных полимеров наряду с полилактидом (REC PLA) и полиэтилентерефталатгликолем (REC Relax). Материал хороший, но довольно капризный, так что если вы только начинаете работать с АБС, милости просим под кат.
АБС недорог и обладает отличным набором свойств — от высокой прочности и ударной вязкости до довольно внушительных эксплуатационных температур и отличной совместимости с механической обработкой. Можно сказать, что АБС — входной материал для 3D-печати инженерными полимерами. Этот пластик вообще очень широко применяется не только в аддитивных технологиях, но и литье: шансы таковы, что клавиатура под вашими пальцами выполнена именно из этого термопласта.
К сожалению, есть у АБС и некоторые неприятные особенности, например высокая усадка и весьма неприятный запах, но в целом этот материал подходит для работы даже на простых 3D-принтерах и доступен даже энтузиастам со скромным бюджетом.
Прочность и ударная стойкость. Этот полимер считается инженерным термопластом и способен выдерживать значительные нагрузки, в том числе ударные, а потому хорошо подходит для 3D-печати нагруженных деталей и защитных корпусов.
Высокая термостойкость. Устойчивость к нагреву не так высока, как у по-настоящему тугоплавких полимеров вроде полиэфирэфиркетона (PEEK) или полиэфиримида (PEI), но ABS все же выдерживает эксплуатационные температуры до 90°С и начинает размягчаться при температурах чуть выше 100°С, так что без высоких нагрузок может выдерживать воздействие кипящей воды.
Химическая стойкость. АБС устойчив к слабым растворам кислот и щелочей, смазочным маслам и жирам, растворам неорганических солей, бензину, но в то же время уязвим ко многим органическим растворителям, включая ацетон и дихлорметан, что можно использовать при склеивании и постобработке.
Диэлектрические свойства. АБС — хороший электроизолятор, а потому подходит для 3D-печати компонентов электрических приборов и электронных устройств.
Уязвимость к ультрафиолету. АБС медленно, но деградирует под воздействием прямого солнечного света, поэтому такого применения желательно избегать, либо использовать защитные лакокрасочные покрытия. В целом, для эксплуатации на открытом воздухе лучше подходит родственник АБС акрилонитрилстиролакрилат (REC Eternal).
Сильный запах при нагреве. Во время 3D-печати ABC испускает весьма неприятный запах, но с этим можно бороться, используя закрытые камеры, вытяжку и просто вентиляцию рабочих помещений.
Для 3D-печати АБС крайне желательно, а зачастую просто необходимы 3D-принтеры с закрытыми камерами. Особенно это касается больших моделей, где усадка наиболее ярко выражена и может приводить к деформациям, растрескиванию или даже отрыву печатаемых изделий от столиков. При 3D-печати больших изделий на съемных гибких пластинах нередки случаи, когда при усадке материал отрывает рабочую пластину от стола.
Если позволяет конструкция 3D-принтера, края пластины можно зафиксировать канцелярскими зажимами, либо вообще поменять столик на жесткий вариант, например стеклянный. Главный же метод стабилизации геометрии — поддержание повышенной фоновой температуры с помощью термокамеры. Прогретый рабочий объем также способствует лучшей когезии (схватыванию) слоев с вытекающим повышением прочности на разрыв.
Термокамеры бывают двух основных типов — пассивные и активные (термостатированные).
Под пассивными термокамерами подразумевается просто наличие облицовочных панелей, помогающих стабилизировать температуру в рабочем объеме с прогревом воздуха от подогреваемых столиков и хотэндов. Такие камеры могут быть как полностью, так и частично закрытыми, то есть с открытым верхом: подобные варианты не позволяют удерживать прогретый воздух внутри, но все же защищают от сквозняков, что уже положительно сказывается на качестве 3D-печати.
Во-втором случае камеры оснащаются собственными нагревательными элементами, датчиками и вентиляторами для принудительной циркуляции воздуха в рабочем объеме, помогающими удерживать фоновые температуры на заданном уровне. Это оптимальный, но в то же время более дорогостоящий вариант, обычно встречающихся на 3D-принтерах профессионального класса.
У закрытых камер есть и другие плюсы: они помогают избегать попадания пыли извне и в то же время удерживать неприятные запахи внутри, что особенно актуально при работе с «ароматным» АБС.
При использовании закрытых камер желательно не спешить и дать 3D-принтеру время на прогрев рабочего объема перед запуском 3D-печати. По завершении 3D-печати тоже желательно не торопиться и позволять моделям медленно остывать до комнатной температуры для снижения риска растрескивания из-за внутренних напряжений.
Еще один метод борьбы с отрывами от столиков и закручиванием слоев — адгезионные средства. В последнее время большинство производителей 3D-принтеров предлагают столики с полиэфиримидным адгезионными покрытием — либо гладким, либо текстурированным для еще лучшего схватывания. Работают такие покрытия неплохо и довольно долговечны, но в некоторых случаях могут требоваться дополнительные средства повышения адгезии, тем более что до сих пор нередко встречают стеклянные и металлические столики без покрытий.
Вариантов множество: некоторые пользователи предпочитают кустарные средства вроде раствора АБС в ацетоне, но самый простой вариант — приобрести специальный клей или лак.
Мы предлагаем несколько таких средств — REC Bubble Glue, The3D Click и Picaso. Клеи доступны в разных объемах и разной таре — флаконах с ручными пульверизаторами и аэрозольных баллончиках. Перед нанесением свежих слоев клея не забывайте тщательно протирать столики изопропиловым спиртом для удаления остатков старого клея, жира и пыли.
Ваша заявка принята
Такие клеи подходят ко многим полимерами, но далеко не всем, поэтому в нашем ассортименте есть отдельные средства для высокотемпературных материалов и композитов. Подробно про имеющийся выбор и совместимость с разными расходными материалами рассказывается в статье по этой ссылке.
Если и клеев недостаточно, можно добавить вспомогательные структуры — бримы или рафты.
Два фактора, способных испортить 3D-печать — пыль и влага. Пыль может снижать когезию и способствовать образованию нагара на соплах, тогда как влага может вскипать в хотэндах и приводить к неравномерной подаче расплава, а это уже чревато пропусками в слоях, опять-таки снижением прочности на разрыв из-за пониженной когезии и другими неприятными дефектами.
Лениться не стоит: филаменты лучше всего хранить в плотно закрытых контейнерах или пакетах для защиты от пыли. Под прямым солнечным светом АБС тоже лучше не оставлять: этот полимер довольно чувствителен к ультрафиолетовому излучению и со временем будет деградировать на открытом воздухе, если не использовать защитные покрытия. Соответственно, хранить АБС тоже желательно в тени или непрозрачной для ультрафиолета таре.
Все полимеры в той или иной степени гигроскопичны, так что для защиты от влаги желательно использовать герметичную тару с добавлением пакетиков силикагеля. После длительного хранения и особенно во влажном климате может потребоваться просушивание филамента. В целом, мы рекомендуем делать это всегда, чтобы действовать наверняка. Оптимальная продолжительность и температура для АБС — не менее четырех часов при 80°C.
Подробно про хранение и методы просушивания филаментов рассказывается в отдельных статьях — здесь и здесь.
Последний момент касается настройки параметров 3D-печати во время нарезки. Нарезка или слайсинг — это подготовка машинного кода для 3D-принтера, выполняемая с помощью специального программного обеспечения, так называемых слайсеров. На этом этапе задаются и параметры 3D-печати, включая температуру хотэнда и столика, скорость подачи, скорость позиционирования при холостом перемещении и укладке, и так далее.
АБС требует довольно высоких температур экструзии, но не запредельных для бюджетных 3D-принтеров — порядка 240-270°С. Чем выше температура, тем выше текучесть расплава и схватывание слоев (когезия). С другой стороны, более горячему расплаву потребуется больше времени на охлаждение, что необходимо учитывать при настройке скорости укладки и обдува.
Абсолютное большинство экструзионных 3D-принтеров, даже самые недорогие, оснащены подогреваемыми столиками. Подогрев поверхности требуется не всегда, а иногда даже может мешать, например при работе с легкоплавкими полимерами вроде полилактида (REC PLA), но при 3D-печати АБС необходим. Оптимальный температурный диапазон — 90-110°С. Если 3D-принтер оснащен термостатированной камерой, рекомендуется выставлять фоновую температуру в пределах 60-90°С.
Если мощности нагревательного элемента хотэнда (термоблока) не хватает, могут возникнут проблемы с подачей расплава. Как правило, это можно выявить по характерным щелчкам, вызываемым пробуксовыванием подающих шестерен, и пропускам в слоях. В таких случаях необходимо сбавлять скорость позиционирования головки и значение потока расплава (Flow), чтобы хотэнд успевал плавить филамент. Превышать максимальную допустимую температуру экструзии, в этом случае 270°С, категорически не рекомендуется, так как это может привести к повреждению полимера и снижению физико-механических характеристик 3D-печатных изделий. Замедлять скорость укладки особенно рекомендуется при построении первых слоев, чтобы они хорошенько схватывались с рабочей поверхностью.
Чтобы слои не растекались, расплав необходимо охлаждать после укладки. Для этого на головки 3D-принтеров устанавливаются отдельные вентиляторы, тоже регулируемые с помощью слайсера. Значение обдува необходимо подбирать аккуратно: слишком низких оборотов может не хватить для своевременного отверждения с вытекающим растеканием слоев и/или просаживанием нависающих элементов, а слишком высокие наоборот могут привести к слишком быстрому застыванию и недостаточной когезии слоев.
Для удобства пользователей ABS пластика под брендом REC мы подготовили файлы с заготовленными настройками для подготовки к 3D-печати в слайсерах Cura, Polygon X и Bambu Studio.
АБС отлично поддается шлифованию и сверлению. Из-за довольно высокой усадки желательно оставлять щедрые допуски под технические отверстия и посадочные места: лишний материал всегда можно удалить.
АБС весьма термостоек, но если при шлифовании с использованием электроинструмента пластик начнет оплавляться, можно использовать «мокрый» метод — периодически смачивать обрабатываемые участки водой для теплоотвода.
Для склеивания хорошо подойдут эпоксидные смолы и цианоакрилатный клей (суперклей). При желании эффективный и недорогой клей можно изготовить самостоятельно, растворив АБС в ацетоне. Для этого отлично подойдут отходы, например оторванные поддержки: нужно лишь измельчить пластиковый мусор, поместить в ацетон и дать полимеру раствориться, периодически помешивая смесь.
Полученная масса должна быть слегка вязкой. В принципе, можно просто прибегать к химической сварке ацетоном, но он быстро растворяется, так это этот вариант требует определенной сноровки. Такую же смесь можно использовать для заполнения трещин и других дефектов, но в таких случаях может потребоваться более густой раствор — просто добавьте побольше пластиковой крошки.
Ацетон можно использовать не только для склеивания, но и сглаживания поверхностей. Обрабатывать можно кисточкой, но лучше всего парами растворителя. Для этого используются так называемые ацетоновые бани. В результате обработки поверхности теряют характерную ребристость и приобретают приятный глянец, а это хорошая альтернатива грунтованию и покраске. Для оптимальных результатов паровую обработку можно проводить после шлифования.
С ацетоном нужно обходиться осторожно: он не слишком токсичен, но пары могут вызывать раздражение слизистых оболочек, головокружение и тошноту, так что при использовании этого растворителя обязательно проветривайте рабочее помещение и используйте защитные очки и перчатки. Помимо этого ацетон еще и горюч, а пары в высоких концентрациях могут быть взрывоопасны, так что обработку необходимо проводить вдали от электроприборов и источников открытого пламени.
Ацетоновую баню можно соорудить самостоятельно. Для этого потребуется пара емкостей разных размеров, например кастрюль, и максимально чистый, концентрированный ацетон. В кастрюле побольше кипятим немного воды и снимаем с плиты, памятуя о пожарной безопасности. В кастрюлю поменьше помещаем деревянную или металлическую подставку, на нее ставим обрабатываемую модель, затем наливаем на дно немного ацетона или помещаем на дно пару пропитанных ацетоном салфеток, накрываем прозрачной крышкой и помещаем в кастрюлю с горячей водой. Ацетон весьма летуч и испаряется при довольно низких температурах, так что теплоотдачи от горячей воды вполне хватит. Можно обойтись и без горячей воды, но это займет больше времени. Главное, ни в коем случае не ставьте «баню» на плиту.
Недостаток этого метода в том, что в процессе «съедаются» мелкие детали, и чем дальше выдерживать модель в парах растворителя, тем ниже будет детализация. Прозрачная крышка поможет следить за процессом. По завершении паровой обработки вынимаем основу с моделью, не касаясь самой модели, иначе на ней останутся следы от пальцев. Дальше оставляем модель проветриваться до тех пор, пока растворитель не испарится, а поверхности не затвердеют.
АБС отлично поддается покраске, хотя этот метод не стоит, да и нет необходимости совмещать с химическим сглаживанием. Помимо эстетической составляющей лакокрасочные покрытия дают дополнительную защиту от ультрафиолетового излучения, но в то же время могут трескаться и отслаиваться, так что не лучшим образом подходят для технических изделий.
Перед покраской изделие необходимо отшлифовать сначала крупнозернистой наждачной бумагой, затем мелкозернистой, потом обезжирить, например протерев изопропиловым спиртом, и загрунтовать.
Подробно про покраску 3D-печатных моделей мы рассказывается в статьях на примере постобработки 3D-печатной утки и по этой ссылке.
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%
Филаменты REC ABS доступны в четырнадцати оттенках — натуральном (бесцветном), белом, черном, синем, фиолетовом, желтом, оранжевом, сером, серебристом, коричневом, зеленом, золотистом, красном, хаки — на катушках массой 750 г и 2 кг нетто. Помимо чистого полимера мы предлагаем смешанные филаменты из AБC и поликарбоната, а также композит REC FormaX на основе АБС с углеволоконным армированием.
Ваша заявка принята
Остались вопросы? Свяжитесь с нами, и специалисты REC будут рады предоставить подробную консультацию.
Чтобы написать отзыв нужно авторизоватся
Вход через социальные сети