3D打印PLA和ABS如何选择？

魔猴君知识堂 584天前

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国产ABS1.99元/克

ABS和PLA是目前常用的3D打印塑料材质，不过对于刚接触3D打印的客户来说，不知道如何挑选适合自己的材质。本文将从性能到打印要求等方面分析PLA和ABS的异同，希望能帮助大家更好的了解使用。

一、PLA 与 ABS 的特性和性能

在谈到 PLA 与 ABS 的特性时，首先要考虑的是它们是由什么制成的。虽然两者都是热塑性塑料，但它们还是有区别的。众所周知，PLA 是由玉米或甘蔗等有机来源制成的，而 ABS 与大多数标准塑料一样，是由石油制成的。更具体地说，PLA 是由来自玉米、木薯、玉米、甘蔗或甜菜浆等来源的发酵植物淀粉制成的，其中的糖被转化为乳酸，然后再聚合成聚乳酸。相比之下，ABS 由三种单体组成：丙烯腈、丁二烯和苯乙烯。丙烯腈是一种来自丙烯和氨的合成（人造）单体，丁二烯是一种石油烃，而苯乙烯是由乙苯脱氢（通过化学反应除去氢）制成的。这些材料对环境的“可持续性”有影响。

△如上图所示（图片来源：Fictiv），使用 PLA 与 ABS 3D 打印的零件在外观和性能上都存在差异。

PLA 通常被誉为更环保的材料，因为它是可生物降解的。然而，重要的是要注意，它只有在合适的条件下才能真正生物降解，而且许多城市没有合适的工具来正确降解材料。这意味着虽然有可能，但实际上只有通过工业堆肥才能真正做到真正的“环保”。另一方面，ABS 被认为是一种不可持续或非环保的材料。如前所述，它和大多数塑料一样，都是由石油制成的，这意味着它的加工过程不具有可持续性。然而，一个优点是 ABS 是可回收的，而且许多人没有意识到 PLA 的生物降解性有多么有限，所以有些初学者可能会更加确定PLA会得到适当处理而不会产生更多废物。

差异一：ABS具有更好的耐热性、更好的机械性能

超越材料的根源，ABS 和 PLA 还具有另一个不同的特性——耐热性。ABS具有一定的耐热性并具有较高的玻璃化转变温度，而 PLA 能在低得多的温度下熔化，因此被认为是不具有耐热性的。这当然会影响材料的应用，后文会详细进行介绍。

如果您正在寻找一种更坚韧且具有更好机械性能的材料，笔者推荐您使用ABS。除了耐热和具有更高的热变形外，它还比 PLA 更耐冲击、更耐用、更轻。但这两种材料具有相似的拉伸强度（ ABS 略低），ABS通常更适合更多的工业应用，这主要是因为其改善的延展性和不断裂的能力，以及具有更高的抗弯强度和更高的断裂前伸长率。正因为有上述多种特性，ABS甚至可以用于最终用途，这也是它在注塑成型等行业如此受欢迎的原因之一。

△PLA与ABS的特点

值得注意的是，PLA比ABS更坚固、更硬。但由于它的熔点很低，会在50摄氏度以上失去这些特性，所以在涉及较高温的环境下无法使用。然而，即使 ABS 的耐热性明显高于 PLA，但因为两者都是热塑性塑料，在紫外线和高温下都会随着时间的推移而降解。

差异二：PLA更易于打印

既然我们已经介绍了 PLA 与 ABS 的特性，下一步就是讨论 3D 打印过程本身。首先，由于两种热塑性塑料的玻璃化转变温度不同，因此打印的准备工作会有所不同。这是因为需要考虑物质发生热力学转变的温度范围。就 PLA 而言，玻璃化转变温度范围在 60 – 100oC 之间，而 ABS 则在 105 – 200oC 之间。这决定了切片机中设置的参数以及加热3D打印机并达到所需温度需要的时间。

同时，必须正确设置制造过程的变量，包括打印平台和打印头。ABS需要较高的打印床温度，约为 80-110oC，而 PLA 通常为 60oC。就挤出机而言，PLA 还需要较低的温度，特别是 180-230°C 左右，而 ABS 需要 210-250°C。

就易用性而言，众所周知，ABS 的打印比 PLA 更复杂。遇到的打印问题还与每种材料的温度和性能有关。PLA 的熔化温度低于 ABS，因此，当零件的 3D 打印过程完成时，各层固化的热变化较低。但是，由于 ABS 需要更高的温度才能熔化，因此在冷却零件时会出现更突然的变化。这种热收缩会导致零件变形。最常见的问题之一是翘曲，其中零件的末端会收缩、从托盘上脱离并变形。为避免这种现象，使用 ABS 打印时，控制温度和打印环境至关重要，必要时使用粘合剂。

△ABS 容易发生翘曲，这是与材料在温度突然变化下收缩有关的问题

两种材料的打印速度大致相同，无需针对不同材料重新调整切片机中的速度参数。PLA 通常以 60 毫米/秒的速度打印，有些用户甚至使用了更高的速度。另一方面，ABS通常在40-60 mm/s的范围内，很难达到更高的速度。

在制造过程中要记住的另一点是制造过程中产生的废物排放，因为几乎所有热塑性长丝在打印过程中都会产生有害气味和气体。当材料被加热时，它会释放出含有对健康有害的颗粒的物质。就 PLA 而言，由于它来自天然植物来源，因此不会散发出强烈的气味，因此无需担心。然而，ABS 会散发出有毒气体和难闻的气味，笔者强烈建议在使用 ABS 时使用封闭式打印外壳和空气过滤器以防止烟雾释放到工作空间中。即便如此，建议在打印过程中持续通风，以确保烟雾不会到达我们的肺部。这与 ABS 中存在苯乙烯有关，这是一种吸入后对人体有毒的材料。

Polymaker 的营销经理 Luke Taylor 解释说：“ PLA 是一种较弱的材料，但优点是它很容易使用，而且很容易打印。用户不需要加热床，不需要高温，它的收缩率非常低，而 ABS 的收缩率非常高。一般来说，我们看到机械性能越好，就越难使用。虽然我们也可以在 PLA 中添加一些东西以使其更坚固而不改变打印适应性。“

△使用 Polymaker 的 PLA 长丝 3D 打印的数字（照片来源：Polymaker）

差异三：后期处理

大部分后处理技术都可用于这两种热塑性塑料。尽管有一些明显的差异，比如打印后零件的光洁度。PLA 部件往往具有更亮的表面，而 ABS 往往具有更哑光的表面。这两种材料也可以在打印后上漆装饰。ABS 通常比 PLA更容易后处理。首先，虽然两者都可以打磨，但由于 ABS 的耐用性，该过程更容易。PLA 也更难打磨，因为它的耐热性低，更容易熔化。

与此同时，ABS 不仅更容易使用这些基本方法进行后处理，而且如果您想要真正闪亮的表面，用 ABS 制成的零件可以用丙酮蒸气进行平滑处理。丙酮是一种无色液体，常用作塑料的溶剂。虽然它不能与 PLA 一起使用，但那些有 ABS 零件的人可以使用丙酮来进行更快的后处理和光泽饰面。还是可以用 PLA 进行类似的过程。如果您希望对由 PLA 灯丝制成的部件进行蒸汽平滑处理，THF 或四氢呋喃可用于手工抛光。