3D プリントはさまざまな分野にさまざまな方法で応用できます。 3D プリンティング ポリマーに関しては、ABS と PLA が最も一般的な XNUMX つの材料であり、どちらを選択するかについて議論が巻き起こることがよくあります。
FDM 3D プリントを使用する初心者や愛好家にとって、どの素材がより適しているかを判断するのは難しい場合があります。この質問に対処するには、ABS と PLA の特性と違いを注意深く比較して理解し、ニーズに最適な材料を選択できるようにする必要があります。
ABSとPLAとは何ですか?
PLA (ポリ乳酸) は、トウモロコシやサトウキビなどの再生可能な植物源から作られており、環境への優しさで際立っています。生分解性があり、使いやすいので初心者にもおすすめです。 PLA は、複雑なプリントでの多用途性からよく選ばれ、プロトタイピングや建築モデルによく使用されます。
一方、ABS（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）は耐久性や耐衝撃性に優れているため、強度が必要な機能部品や試作品に適しています。これは初期の頃から 3D プリントの定番であり、産業用途で一般的に使用されています。
ABS と PLA: 違いと比較
ABS と PLA はいくつかの点で異なります。以下の表は、ABS フィラメントと PLA フィラメントの材料特性を比較しています。
| プロパティ | ABS | PLA |
|---|---|---|
| 化学名 | アクリロニトリルブタジエンスチレン | ポリ乳酸 |
| 印刷温度 | 210-240℃ | 180-200℃ |
| 融点 | 173℃ | 200℃ |
| 印刷臭 | 強い刺激臭 | キャンディーの香り |
| 加熱プレート温度 | 80℃以上 | 60℃で使用してください |
| 伸長 | 6% | 50％ |
| 密度 | 1.3 g /cm³ | 1.4 g /cm³ |
| 抗張力 | 37 MPaで | 60 MPaで |
| プリントヘッドへの影響 | ホットエンドが詰まりにくい | ホットエンドが詰まりやすい |
| 材料特性 | 良好な強靭性 | 高強度、環境に優しい素材 |
| 生分解性 | いいえ | はい |
| 衝撃強さ（ノッチ付きアイゾット、J/m） | 200 – 215 | 96.1 |
| 脆い | いいえ | はい |
| UV耐性 | はい | いいえ |
| 収縮 | 縮みやすい | 最小限の |
ABSは比較的印刷が容易ですが、冷却による収縮により反りや剥離が起こりやすくなります。高温環境に適していますが、十分な換気が必要です。 PLA は収縮を最小限に抑えて簡単に印刷できるため、大きなオブジェクトや現場での印刷に最適です。ただし、高温には不向きで脆いです。耐久性と耐熱性を考慮して ABS を選択し、PLA は生分解性で加工が容易です。
ABS と PLA: 熱性能
熱性能は、さまざまな温度条件下での材料の挙動と性能に直接影響します。以下の表は、ABS と PLA の耐熱性能指標を比較しています。
| 熱性能 | ABS | PLA |
|---|---|---|
| メルトフローインデックス (MFI) | 9.7cm10/XNUMX分 | 10.3cm10/XNUMX分 |
| ガラス転移温度 | 105℃ | 60-65℃ |
| 到達温度 | 110-125℃ | 70-80℃ |
| 融点 | 210-240℃ | 160-190℃ |
| 印刷温度 | 230-250℃ | 190-220℃ |
| 推奨床温 | 80～120℃（加熱床使用が必要） | 50～70℃（ヒーテッドベッドの使用は必須ではありません） |
ABS は、PLA に比べてガラス転移温度 (Tg) と融点が高くなります。これにより、ABS は高温でも形状と剛性を維持できるため、熱安定性が必要な用途に適しています。一方、PLA は Tg が低く、高温で軟化および変形しやすくなります。
ABS と PLA: ポストプロセス
これら 2 つの材料は、印刷パーツの滑らかさに顕著な違いを示します。PLA コンポーネントはより光沢がある傾向にありますが、ABS はよりマットに見えます。
ただし、ABS 3D プリントの後処理は通常、PLA よりも簡単です。これは主に、ABS がより高い耐久性と機械的操作への適応性を備えているためです。
さらに、ABS に滑らかで光沢のある表面を実現したい場合は、アセトン蒸気による平滑化を使用できます。アセトンは無色の液体であり、ABS の優れた溶剤であり、表面の小さな粒子を急速に溶解し、部品をガラスのように滑らかにします。ただし、PLAでは使用できません。
この方法は PLA には適用できませんが、幸いなことに、PLA 素材には代替ソリューションがあります。同様の後処理方法もご利用いただけます。マニュアルにTHF(テトラヒドロフラン)を使用することで 研磨効果は ABS のアセトン処理ほど顕著ではないかもしれませんが、PLA 部品の表面の平滑性をある程度改善することができます。
ABS 対 PLA: 印刷性
ABS と PLA は両方とも、溶融堆積モデリング (FDM) 3D プリンティングで広く使用されています。ただし、印刷特性が異なり、最終製品の印刷適性と品質に影響します。
ABS は PLA に比べて高い印刷温度を必要とし、通常は 220°C ～ 260°C の範囲です。このより高い温度により、良好な層の接着が保証され、層の付着が最小限に抑えられます。 反り そして収縮。ただし、ノズルの詰まりや材料の劣化などの熱関連の問題が発生するリスクも高まります。一方、PLA の印刷温度範囲は 180°C ～ 220°C と低くなります。これにより、印刷が容易になり、熱関連の問題が発生しにくくなります。
どちらの材料でも、最初の層とプリントベッドの間の接着力が悪く、反りが発生するという問題がよくあります。最も一般的な解決策は、プリント ベッドをテープ、接着剤、またはスプレーで覆うことです。テープはカプトンテープがおすすめですが、マスキングテープでも大丈夫です。
ABS と PLA: コスト
どちらのタイプのフィラメントの価格もほぼ同じです。ただし、木材や他の材料と混合した PLA などの特殊フィラメントは通常、より高価です。
一般に、PLA および ABS フィラメント 1 kg の開始価格は約 18 ドルですが、基本的なフィラメント スプールの平均価格は約 20 ドルのようです。もちろん、より高品質のフィラメントや、マルチカラーやプロ仕様のオプションなどの特別な機能を探している場合は、価格が変わる可能性があります。
ABS と PLA: 生分解性
PLA は植物由来の材料から作られているため、生分解性です。ただし、これらの生分解条件は、高温と特定の微生物環境への曝露を必要とする工業用堆肥化施設でのみ存在します。自然環境では、PLA が完全に分解されるまでに最大 80 年かかる場合があります。
一方、ABS は非生分解性であり、完全に分解するには数百年かかる場合があります。ただし、リサイクルは可能です。
PLA と ABS は、日光や湿気の多い環境にさらされると、時間の経過とともに劣化する可能性があります。
ABS と PLA: 機械的特性
PLA は脆く、表面硬度が高くなります。曲げると折れやすくなります。この素材で作られた物体は、切断、研磨、塗装、接着が可能です。ただし、ABS とは異なり、印刷物の表面の平滑性を向上させるためにアセトンで処理することはできません。
ABS パーツは PLA パーツよりも丈夫で、圧力がかかると壊れるよりも曲がる可能性が高くなります。 ABS は延性にも優れているため、後加工が容易になります。
ABS と PLA: 用途
ABS は、耐久性、靭性、熱安定性が必要な用途によく使用されます。自動車、航空宇宙、家電などの業界でのプロトタイプ、機能部品、最終用途製品の製造に適しています。 ABS は、滑らかで光沢のある表面仕上げが必要な玩具やその他の製品の製造にもよく使用されます。
PLA は、環境への配慮と持続可能性を優先する用途で人気が高まっています。作るときによく使われるのが、 プロトタイプ、コンセプトモデル、知育玩具など。 PLA は、マット仕上げが必要な用途や、外観があまり重視されない用途にも適しています。
ABS と PLA: 印刷速度
両方の材料の印刷速度は一般に同様です。 PLA は通常 60 mm/s の速度で印刷しますが、ABS は通常 40 ～ 60 mm/s の範囲内で印刷し、これより高い速度を達成するのは困難な場合があります。
ABS と PLA: 部品の精度
ABS を使用した 3D プリントは PLA よりも複雑です。 ABS は溶解するためにより高い温度を必要とするため、部品の冷却中に急激な変化が発生します。この熱収縮は部品の変形につながる可能性があり、反りは最も一般的な問題の XNUMX つです。
PLA は ABS に比べて 3D プリントがはるかに容易な材料であり、安定した寸法の部品を製造できます。
ABS 対 PLA: 強度
ABS は曲げ強度が高く、破断伸びが大きくなります。これは、ある程度の変形や応力に直面した場合でも、ABS はその構造の完全性と安定性を維持できることを意味します。
対照的に、PLA は伸びが比較的弱く、物理的ストレスに対する感度が低いため、持続的な物理的負荷や極端な環境への曝露が必要な用途にはあまり適していません。
ただし、過度の物理的ストレスや極端な環境条件 (紫外線や高温など) に耐える必要のない、カスタマイズされたパーツの作成に適した 3D プリント材料をお探しの場合は、PLA が最適な選択となります。
ABS と PLA をいつ使用するか
それは、お客様の特定の状況の 2 つの側面によって異なります。1 つ目は、お客様の印刷スキルと印刷の難しさに対処する能力、2 つ目は、どのような最終製品を希望するかです。
あなたの印刷スキルは？
一般に、PLA での印刷は ABS に比べて簡単です。初心者または印刷スキルが低く、製品に環境上の利点を持たせたい場合は、PLA を選択できます。 PLA は印刷難易度が低く、自然環境で生分解する可能性があります。
ただし、それでも ABS を印刷に選択したい場合は、正確なパラメータ設定と繊細な印刷スキルが必要です。 ABSの印刷温度は一般に220〜250℃であり、PLAの印刷温度（180〜220℃）よりも高くなります。
何を印刷しているのですか?
PLA は高温で柔らかくなりやすいため、高温に耐える必要がある部品の製造には適していません。
PLA は生分解性素材なので、環境への影響を非常に懸念する場合に最適です。
ABSは耐熱性に優れており、耐熱部品の製造に適しています。
製品に高い強度と靭性を持たせ、より高い印刷難易度に耐えられるようにしたい場合は、ABS を選択できます。
まとめ
ABS と PLA は、異なる特性と特性を備えた 3 つの異なる素材であり、さまざまな 3D プリント用途に適しています。最終的に、ABS と PLA のどちらを選択するかは、XNUMXD プリンティング プロジェクトの特定の要件と制約によって決まります。
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Q＆A
ABS フィラメントは溶けたり燃えたりする傾向があり、有害なガスを発生する可能性があります。難燃性添加剤はこれを軽減できますが、その耐熱性は本質的に制限されており、融点は通常 200 ～ 240°C の範囲です。
ABS と PLA を比較すると、それぞれに利点があります。 PLA は脆性や UV 劣化に対してより脆弱ですが、印刷はよりスムーズで、反りにくくなります。ラピッドプロトタイピングには PLA が最適ですが、ABS は機能的なアプリケーションに優れています。
要約すると、PLA は環境に優しいという評価により、安全性の点で ABS よりも優れています。再生可能資源に由来する PLA は生分解性があり、二酸化炭素排出量の削減を誇り、さまざまな用途でより安全な使用を保証します。
タグ： マテリアルガイド
この記事は、BOYI チームのエンジニアによって執筆されました。Fuquan Chen は、ラピッドプロトタイピング、金型製造、プラスチック射出成形の分野で 20 年の経験を持つプロのエンジニア兼技術専門家です。
