Выбор материалов ABS для качественной FDM 3D-печати

ABS-пластики — семейство распространенных термопластичных смол с высокой ударной прочностью, жесткостью и химической стойкостью. Создаются путем полимеризации каучукообразного модификатора со стиролом и акрилонитриловыми соединениями. ABS относительно недорог в производстве, легко обрабатывается на СНС-станках (фрезеровка, токарная) и отлично подходит для литья под давлением. Низкие температуры плавления делают ABS и связанные материалы ASA (акрилонитрил-стирол-акрилат) идеальными для некоторых аддитивных процессов.

Моделирование методом наплавленного слоя (FDM) — аддитивный метод, создающий детали экструзией материала через нагретую сопло слой за слоем. FDM-принтеры позволяют изготавливать более крупные детали, чем многие другие аддитивные технологии, и создавать быстрые, экономичные прототипы и серийные детали с разнообразными вариантами постобработки.

Однако разные материалы ABS и ASA дают FDM-детали с разными физико-химическими характеристиками, поэтому командам продуктов критически важно опираться на потребности конечного применения при выборе материала.

Ключевые соображения при выборе материала для FDM

При выборе термопластика ABS инженеры должны учитывать применение детали, её функцию, внешний вид и необходимость дополнительных сертификаций.

Применение детали должно быть основным драйвером выбора материала. Например, попытка использовать мягкие гибкие материалы для компонентов, требующих высокой прочности и ударной стойкости, только подорвет функциональную эффективность детали.

Выбор материала должен соответствовать требуемым характеристикам. Ожидаемая производительность также сужает круг пригодных материалов. Детали, требующие огнестойкости, УФ-стойкости, гибкости или электрической изоляции, каждый набором требований влияет на выбор.

Некоторые ABS-пластики можно печатать FDM в полной цветовой гамме CMYK с высоким разрешением и отличной косметической отделкой, другие требуют дополнительной полировки или постобработки. Эти доп. затраты не критичны, но их нужно учитывать.

Наконец, в зависимости от применения, материалы могут требовать сертификации на биосовместимость, химическую стойкость, возможность стерилизации, токсичность или другие факторы — FDA или отраслевыми организациями.

Ниже — наиболее распространенные материалы ABS и ASA для FDM. Метрики основаны на материалах Stratasys, у других поставщиков возможны небольшие вариации.

PC-ABS

Сочетание поликарбоната (PC) и ABS — прочный, долговечный, термостойкий материал с хорошей изгибной прочностью. PC-ABS крайне полезен при производстве промышленного оборудования и прототипировании электроинструментов. Метрики для плоскости XZ, если не указано иное.

• Температура деформации под нагрузкой 66 psi: 257 °F (125 °C)
• Предел текучести: 36 МПа (5300 psi)
• Удлинение при текучести: 3,01%
• Прочность на разрыв (ориентация ZX): 34 МПа (5070 psi)
• Удлинение на разрыве: 4,7%
• Модуль растяжения: 1,98 ГПа (270 ksi)
• Изгибный модуль: 1,9 ГПа (270 ksi)
• Ударная прочность: 249 Дж/м с надрезом (655 Дж/м без надреза)

ABS-ESD7

Термопластик с антистатическими свойствами — идеален для применений, где чувствительны к статическому разряду: оснастка для сборки электроники, упаковка, корпуса.

• Температура деформации под нагрузкой 66 psi: 221 °F (105 °C)
• Предел текучести: 35 МПа (5130 psi)
• Удлинение при текучести: 2,06%
• Прочность на разрыв (ZX): 35 МПа (4920 psi)
• Удлинение на разрыве: 3,4%
• Модуль растяжения: 2,7 ГПа (390 ksi)
• Изгибный модуль: 2,4 ГПа (350 ksi)
• Ударная прочность: 35 Дж/м с надрезом (200 Дж/м без надреза)

ABS-M30

ABS-M30 обеспечивает более сильное межслойное сцепление, чем стандартный ABS, давая значительно большую прочность. Отличный материал для функциональных прототипов, оснастки и серийных деталей.

• Температура деформации под нагрузкой 66 psi: 220 °F (104 °C)
• Предел текучести: 30 МПа (4470 psi)
• Удлинение при текучести: 8,06%
• Прочность на разрыв (ZX): 35 МПа (4920 psi)
• Удлинение на разрыве: 3,4%
• Модуль растяжения: 2,4 ГПа (320 ksi)
• Изгибный модуль: 2,22 ГПа (320 ksi)
• Ударная прочность: 100 Дж/м с надрезом (290 Дж/м без надреза)

ABS-M30i

Высокопрочный материал, похожий на ABS-M30, с дополнительной биосовместимостью. Может быть стерилизован — подходит для FDM-деталей, контактирующих с пищей, лекарствами или кожей.

• Температура деформации под нагрузкой 66 psi: 204 °F (96 °C)
• Предел текучести: 331 МПа (48 007 psi)
• Удлинение на разрыве: 4%
• Прочность на растяжение: 36 МПа (4650 psi)
• Модуль растяжения: 2400 МПа (350 000 psi)
• Изгибная прочность: 61 МПа (8800 psi)
• Изгибный модуль: 2300 МПа (336 000 psi)
• Ударная прочность: 139 Дж/м с надрезом (283 Дж/м без надреза)

ASA

ASA похож на ABS, но обладает превосходной УФ-стойкостью, поэтому часто используется для деталей, экспонируемых воздействию среды, и инфраструктурных применений.

• Температура деформации под нагрузкой 66 psi: 216 °F (102 °C)
• Предел текучести: 33 МПа (4750 psi)
• Удлинение при текучести: 2,52%
• Прочность на разрыв (ZX): 30 МПа (4630 psi)
• Удлинение на разрыве: 5,9%
• Модуль растяжения: 2,14 ГПа (310 ksi)
• Изгибный модуль: 1,97 ГПа (285 ksi)
• Ударная прочность: 45 Дж/м с надрезом (285 Дж/м без надреза)

Почему ABS/ASA?

ABS и ASA смолы — прочные, долговечные, стойкие к абразиву, что делает их подходящими для широкого круга применений: защитные корпуса, потребительские товары и прочие изделия, выдерживающие износ. ABS также демонстрирует хорошую электрическую изоляцию и высокую размерную стабильность — не деградируют механически во времени. Кроме того, ABS и ASA экономичны в производстве, доступны командам с любыми бюджетами.

Стоит отметить: ABS смолы становятся ломкими после длительного воздействия солнечного света. Как сказано выше, ASA обеспечивает гораздо лучшую УФ- и погодную стойкость.

Начало работы с ABS/ASA

ABS и ASA — универсальная группа термопластиков с высокой прочностью, жесткостью и ударной стойкостью — идеальны для многих применений, требующих долговечности. Поскольку семейство ABS предлагает разные физико-химические свойства, выбор наилучшего материала для конкретного применения — ключ к успеху и эффективности детали.

Партнерство с опытным производителем вроде Fast Radius упрощает не только выбор материала. Наши инженеры и дизайнеры оптимизируют дизайны деталей, передавая экономию времени и стоимости клиентам без потери качества. Мы предоставляем комплексные консультационные и продуктово-разрабатывающие услуги, обеспечивая оптимизацию под технологичность, функциональность и эстетику, быстрое и доступное производство. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы начать заказ.

Посетите наш сайт, чтобы узнать о полном спектре производственных услуг. Наш ресурсный центр дает представления обо всем — от влияния цифрового производства на глобальную экономику до глубоких обзоров распространенных материалов для аддитивного производства.

Готовы производить детали с Fast Radius?

Начните расчет стоимости