プラス4
テック 
ABSまたはPLAは3D印刷に適していますか？
熱溶解積層法が主流になるにつれ、ABS と PLA のどちらが良いかという問題は、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、それぞれに優れた特徴を持っています。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、一致させる上で重要になります 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。 試作品から最終製品に至るまで、精度要件、製造環境、排出量、そして機能要件を評価することで、設計者は両材料の相補的なメリットを活用したり、どちらか一方が明らかに優れている分野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定の秘訣を詳しく説明します。
3DプリントにおけるABSとPLAの簡単な比較:
| 側面 | ABS | 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、精度もわずかに向上 | 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 | さまざまな表面にきれいに印刷でき、臭いも少なく、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 | 約105℃までの耐熱性向上 | 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、屋内使用でも安全 |
| 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よくなります |
ABSとPLAの主な特性
1. ABSとは 3Dプリントでは？
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は、以下の特徴を備えています。
- 強度と耐久性: ABSは、高い衝撃強度、引張強度、柔軟性に加え、適度な耐熱性と耐薬品性を備えています。その弾力性は機能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、複雑な機能を実現できます。
- 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プリントでは？
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。トウモロコシデンプン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 には、次のような利点があります。
- 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に見られるような極端な反りの問題も回避できます。これにより、よりシンプルな印刷が可能になります。
- 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。 角が歪んでいたり、フィラメントが塊になっていたり、寸法が予想値から大きく外れていたりするのは、よくある不満です。アプリケーションの成否を左右する細部の精度と精密さは、プロジェクト開始当初から材料に関する議論の方向性を左右する可能性があります。
1. 適切なプリンターのキャリブレーション
以下の最適な設定では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、綿密なプリンターの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、フィラメントの均一性や流量の調整まで、ダイヤル調整ハードウェアは、プリンターを稼働させる前に最も重要な精度チェックポイントとなります。 物質的限界を比較する。
2. 解決要件
部品の複雑さも、熱可塑性樹脂の強度とは無関係に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を通すことが可能で、PLAの60ミクロンの下限閾値を超える可能性がある。しかし、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のノズルの性能を超えています。オプションを検討する前に、利用可能なハードウェアを基準として、必須の寸法と許容範囲を定義してください。
3. 材料特性
ベンダーデータによると、ABS樹脂は精度面でわずかに優位性があり、最終用途の部品やアセンブリを0.5mmの寸法公差内で造形できます。PLA樹脂は、粘度が高く冷却に伴う収縮が大きいため、商用システムでは200ミクロンの公差が許容される傾向があります。そのため、スナップジョイントのような密着性の高い部品にはABS樹脂が適しています。ただし、要件に応じて、いくつかの後処理技術によって精度を向上させることができます。
コストと調達分析
フィラメントの費用は、長い試作・生産ワークフローにおいて積み重なっていきます。価格設定と調達を理解することで、大規模な計画立案を効率化できます。
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 ドルで小売販売されています。 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含む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。主に生産材料として消費されます。 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
積層造形とバイオプラスチックへの取り組みの普及により、ほとんどのオンラインサプライヤーは、複数のPLA素材をオンデマンドで提供し、主要なフィラメントメーカーからコスト効率の高いグローバル配送を提供しています。特殊なPLA素材を地元で在庫している実店舗は減少していますが、eコマースの普及により、厳選されたブレンドを迅速にお客様のご自宅にお届けしています。
ABS樹脂の入手には、PLAが市場を独占しているため、生産に対応できるメーカーが少ないため、サプライヤーの選定には慎重さが求められます。特殊なABS樹脂ブレンドのリードタイムは、受注生産で1～3週間かかる場合が多いです。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には、 失敗した印刷 散乱したABSの破片の間には、反り返ったり剥がれたりした層が見られます。ABSは気まぐれな性質を持つため、精密な環境制御が必要です。初回造形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、ノズル温度が100℃から150℃の間で、テープ、PEIシート、接着剤などの表面に対して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なので、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。 ノズルの高温（230℃以上） PLAは冷たい外気に触れるため、歪みが生じにくいのに対し、ABS樹脂は印刷温度が低いため、歪みが生じにくいです。ABS樹脂の接着性を向上させるための反り防止策としては、チャンバーの設置や印刷エリア周辺の空気の流れの制御などが挙げられます。
ABSプリントの反りを防ぐために、 いくつかの高品質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、プリント室内の温度を細かく制御し、一定の環境を維持することで、反りの問題を大幅に軽減します。
3. 煙の影響を考慮する
一方、ABS樹脂を液化温度まで加熱すると、プリント中にPLA樹脂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。専用の排気口やフィルターの設置、オフラインの安全装置、運用コスト、そして面倒な清掃作業が必要となるため、こうしたインフラが整備されていないデスクトップ3Dプリンタでは、ABS樹脂を気軽に使用することは難しいでしょう。
印刷部品の強度
完成品は、使用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 破砕前に破砕されます。これにより、中程度の落下や衝突による破損を防ぎます。強化PLA複合材はABSに近い耐久性を備えていますが、標準的なPLAの平均は 4～6kJ/m² スナップ前の比較による衝撃しきい値。
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℃以上になると徐々に軟化し変形します。材料の性能予測には、動作環境の気象条件を考慮する必要があります。
望ましい美的品質
機能は別として、表面仕上げが悪かったり、透明性が望ましくなかったりすると、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適しています。 主力アイテムは、美化ビルドにどのように貢献しますか?
1. 地層の平滑化：目に見える層の最小化
加工されていない生の状態で、 ABS は、ノズルから直接印刷される、わずかに滑らかな目に見える印刷層を提供します。 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：クリエイティブな選択肢の実現
生のプラスチックについては、 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は、事前にしっかりと研磨しないとスプレー塗料が付着しにくい傾向があります。どちらが優れているというわけではありません。どちらの素材も、適切なワークフローを活用すれば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環境と仮定すると、PLAのガラス転移温度は平均して約60℃で、その後変形します。この熱的上限により、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は制限されます。
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適用可能性が広がります。
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。 醸造器具やコンセプトレンダリングなど、最終使用時に極端な温度にさらされることのない用途に適しています。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℃以上の環境にも確実に耐えることができます。
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プリンティングの普及拡大に伴う優先課題として依然として残っている。 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、特定の閾値を超えると毒性のあるスチレンガスと超微粒子（UFP）を放出します。特に刺激や肺機能の低下につながる可能性があります。ABSからの放出に関する研究は限られているため、信頼性は低いですが、これまでに入手可能な放出データに基づくと、PLAはVOCの放出量が大幅に少ないです。必ず密閉容器を使用し、呼吸には十分注意してください。
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 産業用堆肥化を通じ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る。 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、その潜在能力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を推奨カスタマイズ可能なツール治具、迅速なコンセプト、そして熱負荷のないプレゼンテーションモデルなど。より強靭でありながら生分解性を持つ設計は、機能面でも優れたユースケースとなります。
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。著しい負担と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 の特性が実質的に求められます。
3. ハイブリッドアプローチの検討
要求の極めて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を活用します。 軽量PLAモックアップは、堅牢なABS成形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フィラメントと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、そして用途目標などを考慮し、ケースバイケースで最適な材料を選定します。持続可能性への配慮から、機能性にあまり依存しない短期製造においては、PLAなどの再生可能なバイオプラスチックがますます重視されています。エンジニアにとって、ABSは数十年にわたる実績のある工業用性能により、高い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を適切にバランスさせることで、それぞれの強みを状況に応じて補完し、双方の製品価値を高めることができます。目的を明確にし、トレードオフを評価し、それぞれの用途とそれぞれの理想的な特性を一致させることで、意思決定を簡素化できます。
