PLA vs. Filamentos ABS para Impressão 3D: Qual é a Diferença?

FDM, ou Fused Deposition Modeling, é uma técnica de impressão 3D que fez a transição com sucesso do espaço de impressão 3D comercial para o consumidor. A maioria das impressoras 3D FDM domésticas pode derreter e extrudar uma ampla variedade de polímeros termoplásticos em peças funcionais e cosméticas. No entanto, a grande maioria dos entusiastas da impressão 3D aposta nos polímeros PLA e ABS, que são vendidos em convenientes bobinas de filamento.

Mas o que torna estes filamentos de impressão 3D populares e qual deles é a escolha certa para você?

Responder a essa pergunta sutil envolve entender as propriedades físicas desses materiais e como elas se relacionam com as peças impressas em 3D. Vamos desmistificar esses filamentos populares para descobrir qual deles se adapta melhor às suas necessidades de impressão 3D.

O que é ABS e por que é difícil imprimir?

O ABS, ou Acrilonitrila Butadieno Estireno, é um dos primeiros materiais usados ​​como filamentos de impressão 3D. O nome vem dos três principais produtos químicos usados ​​na fabricação do polímero termoplástico. A composição desses produtos químicos constituintes pode ser variada para produzir uma variedade de misturas de ABS para atender a diferentes necessidades de engenharia.

O ABS é amplamente utilizado na indústria de moldagem por injeção para fabricar produtos de consumo comuns, desde capas de teclas e peças LEGO até componentes automotivos e conexões para tubos. O baixo custo e a pronta disponibilidade dos pellets ABS brutos, aliados à familiaridade da indústria de fabricação com o material, garantiram sua adoção pela indústria de impressão 3D comercial.

A parte comercial é importante porque o ABS tende a encolher à medida que o material esfria. Isso torna obrigatórias as impressoras 3D comerciais equipadas com câmaras de impressão aquecidas para impressão em ABS. A manutenção de temperaturas elevadas da câmara evita que as peças de ABS esfriem no meio da impressão e se deformem devido ao encolhimento resultante. Caso contrário, é difícil imprimir ABS de forma confiável sem colocar a impressora 3D em uma câmara de construção aquecida.

Por muito tempo, a Stratasys, pioneira em impressão 3D, deteve a patente de câmaras de impressão aquecidas e fechadas. Isso deixou as impressoras 3D de consumo incapazes de imprimir ABS. Os entusiastas da impressão 3D DIY, no entanto, eram livres para construir impressoras com câmaras de construção aquecidas sem serem emboscados pelo exército de advogados da Stratasys. Isso deixou a indústria de impressão 3D de consumo sem meios viáveis ​​para alcançar as massas.

Não surpreendentemente, a indústria acabou criando um novo filamento que poderia funcionar bem com impressoras baratas e não fechadas.

PLA: impressão 3D com rodinhas

O PLA, ou Ácido Polilático, é um termoplástico “biodegradável” fabricado a partir do processamento de materiais naturais, como cana-de-açúcar e amido de milho. Embora possa ficar aquém de suas alegações de ser biodegradável, o PLA compensa isso com sua facilidade de impressão. Enquanto o ABS precisa de uma impressora 3D equipada com uma cama aquecida capaz de atingir pelo menos 200 °F, o PLA é perfeitamente imprimível mesmo em superfícies de construção não aquecidas.

A maioria dos filamentos de PLA requer temperatura do bocal tão baixa quanto 350°F, mas o ABS precisa de pelo menos 450°F para um fluxo de filamento consistente e forte adesão entre camadas. As temperaturas de impressão mais baixas apenas reforçam a natureza inerentemente livre de deformações do PLA, facilitando a impressão de peças grandes de PLA sem deformações e delaminação. Isso permite que o material seja impresso sem um invólucro, graças à sua resistência inata a correntes de ar e variações de temperatura. No entanto, a impressão de peças ABS grandes corre o risco de deformação e delaminação mesmo em impressoras fechadas, a menos que as temperaturas da câmara permaneçam acima de 140 °F.

A facilidade de uso do PLA se estende ainda mais à sua capacidade de lidar com saliências muito mais íngremes do que qualquer outro filamento de impressão 3D. Isso permite que até as impressoras 3D mais baratas imprimam modelos 3D desafiadores sem o risco de deformação. As temperaturas mais baixas do bico também permitem que o PLA faça a ponte com facilidade, o que reduz a dependência de suportes, permitindo que até mesmo iniciantes imprimam modelos 3D complicados com relativa facilidade.

A natureza extremamente tolerante dos filamentos PLA os torna indispensáveis ​​como rodinhas para iniciantes. A impressão com o material reduz significativamente a frustração associada à impressão 3D, que incentiva os iniciantes a perseverar e aprender técnicas avançadas de impressão 3D em seu próprio ritmo. Enquanto isso, esses truques de impressão 3D pode ajudar a acelerar as coisas um pouco mais.

PLA vs. ABS: Comparando Propriedades Físicas

Não existe almoço grátis. O ditado também vale no mundo da impressão 3D. Por toda a sua facilidade de impressão, o PLA não é nada comparado ao ABS quando se trata de aplicações práticas de engenharia. Para começar, é significativamente mais difícil que o ABS, mas isso também o torna muito mais frágil. Solte uma peça impressa em PLA e é bem provável que ela se quebre em pedaços.

Enquanto isso, o ABS apresenta maior resistência à flexão e ao escoamento, o que o torna muito mais resistente. Isso permite que ele absorva vibrações e impactos, bem como forças de cisalhamento e tração, melhor que o PLA. Curiosamente, o ABS consegue tudo isso sendo mais leve que o PLA para as mesmas peças impressas com densidade volumétrica semelhante. Isso faz do ABS o filamento de escolha para aplicações de engenharia onde a resistência e a durabilidade são primordiais.

Enquanto as temperaturas de impressão mais altas exigidas pelo ABS dificultam a impressão, ele também oferece resistência à temperatura superior. As peças impressas no filamento PLA distorcem quando expostas ao calor superior a 120°F, enquanto as peças ABS podem suportar 200°F antes de perder sua integridade estrutural. Isso torna o ABS indispensável para peças funcionais usadas em interiores de automóveis e compartimentos do motor. A maioria das peças da impressora 3D também é impressa usando ABS, especialmente quando são implantadas próximas a fontes de calor.

No entanto, a maior desvantagem de usar o PLA para qualquer finalidade funcional é sua estranha tendência a rastejar. Isso se refere à deformação plástica do PLA sob cargas de compressão e tração constantes. Aperte um parafuso em uma peça de PLA e a força de compressão fará com que o material esmague com o tempo. Como resultado, você terá que reapertar o parafuso regularmente até que a peça falhe. O mesmo fenômeno também faz com que as peças PLA de suporte de carga caiam gradualmente ao longo do tempo. Isso restringe o material a componentes cosméticos e o torna uma má escolha para aplicações funcionais e de engenharia.

Por que o ABS ainda é relevante na impressão 3D?

Embora o ABS tradicional possa ser difícil de imprimir, muitas variações fáceis de imprimir de misturas de ABS (como o ABS+ da eSun) imprimem com sucesso mesmo em impressoras baratas fechadas em caixas de papelão simples. Precisa de mais rigidez em suas peças? Os filamentos ABS reforçados com fibra de carbono não apenas oferecem melhor rigidez e resistência à tração, mas também reduzem significativamente a deformação e melhoram a capacidade de impressão. Enquanto isso, os filamentos ABS reforçados com fibra de vidro melhoram a rigidez e a capacidade de impressão sem sacrificar a resistência.

Embora tanto o PLA quanto o ABS possam receber tinta com facilidade, o último é melhor para pós-processamento avançado. O ABS pode ser lixado mais facilmente do que o PLA para iniciantes, o que torna a superfície mais fácil de preparar para aplicação de primer e pintura. No entanto, a propensão do ABS de se dissolver em acetona adiciona uma nova dimensão às técnicas de pós-processamento. A união de peças de ABS é muito fácil com a soldagem de acetona, que simplesmente envolve a exposição de superfícies de contato à acetona. A técnica de suavização de vapor de acetona é um método bastante simples e acessível para remover completamente as linhas de camada das peças de ABS para obter um acabamento suave.

O ABS também é bastante resistente à absorção de umidade, geralmente é a opção de filamento mais barata e faz tudo isso, mantendo a capacidade de ser impressa com extrema rapidez. De fato, a linha Voron de impressoras CoreXY (você pode saber mais em nosso Guia para iniciantes de Voron) são máquinas fechadas relativamente baratas que são projetadas especificamente para imprimir ABS em velocidades extremamente rápidas. Para colocar isso em perspectiva, a impressora Voron 0.1 que construímos recentemente pode imprimir em ABS a velocidades de 200 mm/s, mantendo uma excelente qualidade de impressão.

PLA vs. ABS: Qual você deve escolher?

Embora o PLA mostre níveis comparáveis ​​de resistência à umidade, custo-benefício e velocidade de impressão, ele ainda não é adequado para aplicações de engenharia. No entanto, ainda é significativamente mais seguro que o ABS, que tende a liberar VOCs (compostos orgânicos voláteis) prejudiciais durante a impressão.

Como tal, o PLA é indispensável para iniciantes aprenderem rapidamente as cordas da impressão 3D sem muita frustração. Também é uma opção viável para impressoras não fechadas e para quem imprime apenas peças cosméticas. No entanto, uma vez que você cortou os dentes no PLA, vale a pena explorar os filamentos intermediários, como o PETG que imprimem facilmente em impressoras não fechadas, oferecendo melhor resistência e resistência ao calor em comparação com PLA.

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