3D プリントには ABS と PLA のどちらが適しています?
Table of Contents
熱溶解積層法が主流になるにつれ、ABS と PLA のどちらが優れているかという問題は、3D プリント業界で長年にわたり白熱した議論を巻き起こしてきました。 これら2つの一般的な熱可塑性プラスチックは、強度、外観、熱特性、印刷性、安全性など、それぞれに利点があります。業界全体で採用が拡大するにつれて、 重要な違いを理解することは、一致させるために重要になります フィラメント特性 アプリケーションの目標を設定します。 プロトタイプから最終使用部品に至るまでの精度要件、製造環境、排出物、機能要件を評価することで、設計者は両方の材料の相補的なメリットを活用したり、一方が他方より明らかに優れている部分に注力したりすることができます。このガイドでは、よりスマートなプラスチック選択の詳細について説明します。
3D プリントにおける ABS と PLA の簡単な比較:
| 側面 | アブソリュート | 人民解放軍 |
|---|---|---|
| 強度と耐久性 | 高い衝撃強度、良好な引張強度、中程度の耐薬品性 | 耐衝撃性は低いが、複合材料で改善できる |
| 印刷性と精度 | ノズル温度が低い場合も良好で、精度が若干向上 | 印刷が簡単で、許容範囲が広く、反りにくい |
| 使いやすさ | 反りのため加熱ベッドと囲いが必要で、煙が出る | さまざまな表面にうまく印刷でき、臭いも最小限で、反りの問題も少ない |
| 持続可能性 | 石油由来、環境に優しくない、堆肥化できない | 生分解性で、コーンスターチなどの再生可能な資源から作られています |
| 料金 | 平均価格は標準PLAよりも高い | 一般的には安価だが、特殊なタイプは高価である |
| 熱特性 | 105°C程度までの耐熱性が向上 | 60°Cを超えると柔らかくなるため、高温用途には適していません。 |
| 安全性 | 加熱するとスチレンガスを放出するため換気が必要 | 有害物質の排出が少なく、屋内での使用も安全 |
| アプリケーション | 耐久性、耐熱性を必要とする機能部品に最適 | プロトタイプ、非機能モデル、低ストレスアプリケーションに最適 |
| 美学 | 蒸気スムージング技術で滑らかな仕上がりを実現 | 塗装が簡単にでき、最小限の後処理で見栄えが良くなります。 |
ABSとPLAの主な特徴
1. ABSとは 3Dプリントで？
アクリロニトリルブタジエンスチレン（ABS） 古典を代表する FDM印刷 30 年以上前にこの技術が誕生して以来使用されている素材です。この石油由来のプラスチックには次のような特長があります。
- 強度と耐久性: ABS は、耐衝撃性、引張強度、柔軟性に優れ、耐熱性、耐薬品性も適度に備えます。その弾力性は機能的な用途に適しています。
- 高精細印刷:より低いノズル温度で印刷できるため、他の材料に比べて精度が向上し、複雑な特徴を実現できます。
- 業界の人気: ABS は、数十年にわたって、特に自動車、家電製品、製品設計のアプリケーションで広く普及しています。
2. PLAとは 3Dプリントで？
ポリ乳酸（PLA） ますます人気が高まっている代替手段を提供します。コーンスターチやサトウキビなどの有機原料から得られるバイオベースのプラスチックである PLA は、次のような特徴があります。
- 印刷のしやすさ: PLA は、ノズル温度に関係なくスムーズに印刷でき、臭いも最小限に抑えられ、ABS に見られる極端な反りの問題も回避できます。これにより、印刷が簡単になります。
- 安全性：PLA は有害な煙の発生が大幅に少ないため、印刷中に ABS のように専用の換気筐体を設ける必要がありません。
- 持続可能性: 堆肥化可能な PLA は、廃棄物が数世紀ではなく数か月で容易に生分解されるため、環境の持続可能性の観点から魅力的です。
印刷精度
3D プリント初心者が直面する大きなストレスは、最初のテストプリントがうまくいかないことです。 歪んだ角、フィラメントの塊、予想値から大きく外れた寸法などは、よくある不満です。細かい詳細がアプリケーションの成否を左右する場合、正確さと精度がプロジェクトの開始時から材料に関する議論の方向性を決める可能性があります。
1. 適切なプリンターの調整
以下の最適な設定で印象的な解像度を実現できますが、 100ミクロン（0.1mm）実際の精度は、プリンターの慎重な準備にかかっています。ビルドプレートのレベリングやノズルギャップの調整からフィラメントの一貫性や流量の調整まで、ダイヤルハードウェアは、プリンターを準備する前に最も重要な精度チェックポイントとして機能します。 材料の限界を比較する。
2. 解決要件
部品の複雑さも熱可塑性樹脂の強度とは関係なく制限的な役割を果たします。例えば、 ABSは複雑な40ミクロンのチャネルにPLAの60ミクロンの下限値を流すことができる可能性があるただし、このような仮想的な解像度は、そもそも多くのプリンター ノズルの能力を超えています。オプションを評価する前に、使用可能なハードウェアを基準として使用して、必須の寸法と許容値を定義します。
3. 材料特性
ベンダーのデータによると、ABS は精度面で若干有利で、最終用途の部品やアセンブリを 0.5 mm の寸法公差内で印刷できます。PLA 印刷は、粘度が高く、冷却による収縮が大きいため、商用システムでは 200 ミクロンの公差になる傾向があります。このため、スナップ ジョイントなどのぴったりフィットするコンポーネントには ABS が適しています。とはいえ、要件に応じて、いくつかの後処理技術で精度を高めることができます。
コストと調達分析
フィラメントの費用は、長い試作と生産ワークフローで積み重なっていきます。それだけでは金銭的な問題にはなりませんが、価格設定と調達を理解することで、大規模な計画を合理化できます。
1. フィラメントコストの比較
標準的な PLA フィラメントは、工業用ソースから 1kg スプールあたり約 20 ドルで販売されています。 強度と柔軟性を向上させるために充填材や添加剤を多く使用した特殊なブレンドや複合材は、1kg あたり 30 ドル近くになります。
ABSフィラメントの平均価格は1kgあたり22～35ドルとやや高め 純度と製造工程によって異なります。ほとんどは生産材料として消費されますが、 大量購入により、ABS の価格はプレミアム PLA 複合材の価格を下回ります。
2. 調達オプションと入手可能性
付加製造とバイオプラスチックの取り組みが広く採用されたおかげで、ほとんどのオンライン サプライヤーは、すべての主要なフィラメント製造業者からコスト効率の高いグローバル配送で、複数の PLA 材料をオンデマンドで提供しています。特殊な PLA を地元で在庫している実店舗は少なくなっていますが、e コマースの普及により、選択したブレンドがすぐにお客様の玄関先に届けられます。
PLA の市場支配により、生産に対応するメーカーが少なくなっているため、ABS にアクセスするには慎重なサプライヤーの選択が必要です。特殊な ABS ブレンドのリードタイムは、注文から生産まで 1 ～ 3 週間かかることがよくあります。ニッチな材料を調達する前に、メーカーに入手可能な ABS フィラメントがあるかどうかを確認してください。
印刷時の使いやすさ
3Dプリントのベテランに聞いてみろ 最もイライラしたユーザー体験を語ってもらう - おそらく彼らは次のように説明するだろう 失敗した印刷 散らばった ABS の破片の間には、歪んだり剥がれたりした層があります。ABS は気まぐれな敏感さに悩まされるため、環境を細かく制御する必要があります。初回の印刷の成功率を高めるプロセスを学びましょう。
1. ベッドの接着を正しく行う
PLAの柔軟性により、テープ、PEIシート、接着剤などの表面に対して、ノズル温度が100℃から150℃の間で強力なベッド接着が可能になります。 185° - 220°CABS では最高 110°C に加熱されたプリントベッドが必要であり、自動制御がなければエネルギーの無駄や火災の危険が生じます。
2. 反りの問題を防ぐ
ABSの反りは、次のような場合にも頻繁に発生します。 より高いノズル熱（230°C以上） は冷たい外気に触れますが、PLA は印刷温度が低いため、この歪みが抑えられます。ABS 接着力を向上させるための反り防止オプションには、チャンバー エンクロージャや印刷領域周辺の空気の流れの制御などがあります。
ABSプリントの反りを防ぐために、 高品質のFDM 3Dプリンターブランド、 のような QIDIテック、次のような高度な機能を統合しています。温度制御のためのチャンバーアクティブ加熱このシステムは、プリントチャンバー内の温度を細かく制御し、反りの問題を大幅に軽減する一貫した環境を維持します。
3. 煙の要因を考慮する
一方、ABS プラスチックを液化温度まで加熱すると、印刷中に PLA のかすかな臭いよりもはるかに強い刺激臭のする煙が発生します。専用の通気エンクロージャやフィルター アドオン、オフラインの安全装置、運用コスト、およびクリーンアップの手間が必要になるため、そのようなインフラストラクチャが整備されていないデスクトップ 3D 操作では、ABS を気軽に使用することはできません。
印刷部品の強度
完成品は、アプリケーション環境内で予想される妥当なストレスに耐える必要がありますが、材料の機能的機械的特性は異なりますか?
1. 衝撃および引張性能
業界標準の衝撃および張力試験により、 ABSはPLAプリントの2～3倍の耐衝撃性を提供します、最大 15～20kJ/m² 破砕前に破砕します。これにより、中程度の落下や衝突による粉砕を防ぎます。強化PLA複合材は、ABSに近い範囲で耐久性のギャップを埋めますが、標準的なPLAの平均は 4-6kJ/m² スナップ前の比較による影響しきい値。
2. 負荷時の熱特性
密閉されたデバイス環境では、-20°C ～ 80°C の範囲で ABS が PLA よりも高い強度を維持することも明らかになりました。 動作温度が変動すると、ABS は硬くなる一方、PLA は 60°C 以上で徐々に軟化して変形します。動作時の気候条件を材料の性能予測に考慮してください。
望ましい美的品質
機能はさておき、表面仕上げが悪かったり、透明度が低かったりすると、美観を損なう可能性がある。 アートにおける3Dプリント外観が最も重要となる建築、工業デザインの分野に最適です。 主力の建物は美化ビルドにどのように貢献しますか?
1. 地層の平滑化: 目に見える層を最小化する
加工されていない生の状態で、 ABSは、ノズルから直接印刷層をわずかに滑らかに表示します。 冷却速度が速いため、PLA の垂直面を悩ませる顕著な層線を防ぐことができます。しかし、 さまざまな蒸気平滑化技術により、両方の材料は最終的に、製造後に必要に応じて光沢のある射出成形の美観を実現できます。
2. 塗装の下地処理: クリエイティブなオプションの実現
未加工プラスチックについて PLAはABSよりも塗装やアセトン蒸気の平滑化などのクリエイティブな後処理に適しています。、最初に厳密なサンディングの準備を行わないと、スプレー ペイントの付着が拒否される傾向があります。ここでは優位性は現れません。どちらの素材も、適切なワークフローでクリエイティブなニーズを満たします。
機能的熱限界
少量のカスタム エンクロージャのプロトタイプを作成する場合でも、大規模な生産ライン アセンブリを作成する場合でも、熱挙動を理解することで、加熱された実際の環境における両方の熱可塑性プラスチックの適切な用途を決定できます。
1. 耐熱性の定義
平均的な周囲大気条件を動作背景と仮定すると、PLA は変形する前のガラス転移温度が平均で約 60 ̊C になります。この熱上限により、高温の液体容器や、ボンネット下の中程度の温度にさらされる小型エンジン部品などの用途が制限されます。
その間、 ABSのガラス転移温度は平均105℃である。耐熱限界に達する前に、給湯システム、食品加工機器、および特定の自動車周辺機器への実現可能性が拡大します。
2. 理想的なアプリケーションの明確化
これらのガラスのポイントを機能的なカットオフとして念頭に置いて、 PLAは、日常の家庭用機器と同様に、60℃以下の動作環境でも確実に動作します。 醸造器具や概念的なレンダリングなど、最終使用時に極端な温度にさらされることはありません。ABS は、車載部品から製品や部品として熱緩衝材を必要とする家庭用品まで、80 ～ 100 ̊C 以上の環境に確実に耐えます。
安全要因: ガス放出と廃棄
近所の工房から産業施設まで、 安全性は3Dプリントの普及拡大に伴う優先課題であり続ける 排出物と廃棄物処理に対する公的規制が強化されるにつれて ここ数十年で。
1. VOCと粒子に関する懸念
加熱された ABS フィラメントは、特定の閾値で有毒なスチレンガスと超微粒子 (UFP) を排出します。これは特に刺激や肺機能の低下につながります。ABS の排出に関する研究は限られているため、確信を得ることは困難ですが、これまでに入手可能な排出データに基づくと、PLA は VOC の排出が著しく少なくなります。常に囲いを使用し、呼吸には注意してください。
2. リサイクルと生分解
バイオプラスチックの特性により PLAフィラメント 産業用堆肥化によって自然に分解されるため、ABS廃棄物の蓄積に比べて持続可能性の点で明確な利点があります。 ほとんどのリサイクル業者は3Dプリントプラスチックを処理できない返還要求者の支持は徐々に高まっているが、今のところ人民解放軍の権利を処分する方がはるかに環境に優しい。
推奨アプリケーション: ABS vs. PLA
技術仕様とテスト データによって機能が明らかになる一方で、現実世界で成功するには、材料の挙動を適切な用途に適合させ、その可能性を最大限に引き出すことが必要です。
1. ABS よりも PLA を選択する場合...
滑らかな視覚的プロトタイプにはPLAが適しています、カスタマイズ可能なツール治具、クイックコンセプト、熱需要に直面していないプレゼンテーションモデル。より強靭でありながら生分解性の特性から恩恵を受ける設計は、ここでも強力な機能的使用例になります。
2. PLA ではなく ABS を選択する理由
堅牢な機能部品やカスタムエンクロージャを設計する場合はABSを選択してください より高い耐久性、耐熱性、精度が求められます。著しい負担や気候ストレスに直面するほとんどの備品やエンドユーザー製品では、長期にわたって確実に機能するために ABS の特性が実際に求められます。
3. ハイブリッドアプローチの検討
要求の厳しいアプリケーションの場合、ハイブリッド アプローチにより相補的な利点が活用されます。 軽量PLAモックアップは、堅牢なABS実行で洗練されたフォームファクターを導きます。クリエイティブなPLAサイネージは、その後最適化された頑丈なABSハウジング構造を飾ります。強みを戦略的に組み合わせます。
ニーズに合わせて素材を文脈化する
一般的なABSとPLAフィラメントの間には、普遍的に「優れた」素材は存在しない。部品の精度、強度要件、動作条件、排出量、廃棄計画、および用途目標が組み合わさって、ケースバイケースで理想的な材料選択が行われます。持続可能性への懸念から、機能性にあまり依存しない短期製造では、PLA などの再生可能なバイオプラスチックがますます優先されています。エンジニアにとって、ABS は数十年にわたる実証済みの工業パフォーマンスを通じて、価値ある弾力性を維持しています。しかし、これらの熱可塑性プラスチックの適切なバランスをとることで、状況に応じて補完的な強みを活用し、両方の価値を高めることができます。目的を指定し、トレードオフを評価し、これらの従来の材料がそれぞれ提供する理想的な特性と意図された用途を一致させることで、意思決定を簡素化します。