ABS: пластик с резиной внутри, который держит жару и удар
3D-печать из ABS нужна, когда деталь греется, получает удары или её потом клеят и красят. Рассказываю, почему в этом пластике есть резина, откуда у него характер и какие представления о нём опыты не подтверждают.
Опубликовано Обновлено Технология FDMЦена печати от 12 ₽ за граммРабочая температура до 100 градусов
Что в статье
Коротко
- ABS это твёрдый пластик с крошечными шариками резины внутри. Резина гасит трещины, поэтому деталь из ABS держит удар и не раскалывается.
- Тепло ABS держит почти до 100 градусов, у PLA предел 55. Годится для машины, корпусов техники и всего, что стоит рядом с горячим.
- Главная трудность в усадке: остывая, ABS садится и поднимает края детали. Чем длиннее деталь, тем сильнее. Поэтому его печатают в закрытом корпусе.
- Ацетон растворяет ABS. Этим пользуются: парами ацетона деталь сглаживают до глянца, а ацетоном склеивают части.
- При печати ABS выделяет в десять раз больше мелких частиц, чем PLA, и пахнет стиролом. На солнце желтеет и становится хрупким, для улицы есть ASA.
- Я печатаю из ABS корпуса приборов, детали в машину и то, что потом клеят и красят. 15 ₽ за грамм при слое 0,2 мм.
01Пластик с резиной внутри
ABS назван по трём веществам, из которых его собирают: акрилонитрил, бутадиен и стирол. Стирол делает пластик твёрдым и блестящим, акрилонитрил добавляет стойкости к теплу и химии, а бутадиен это резина.
Самое интересное в том, как они уложены. Стирол с акрилонитрилом образуют твёрдую, почти стеклянную основу, а резина рассеяна в ней крошечными шариками, в сотни раз тоньше волоса. Из ABS делают кубики LEGO, корпуса пылесосов и телефонов, детали салона машины: всё, что роняют, пинают и греют.
Что делает резина, лучше увидеть. Ударьте по бруску без резины и с ней.
Твёрдая основа ABS без резины: стирол с акрилонитрилом. Брусок с надрезом, его растягивают. Нажмите «Ударить».
Чем больше в ABS резины, тем лучше он держит удар[1]. Отсюда знакомая примета: если согнуть деталь из ABS, на сгибе она белеет, а не лопается. Побелевшее место это и есть множество микротрещин вокруг резины.
02Почему его коробит
Пока ABS горячий, он мягкий. Твердеет он около 100 градусов и, остывая дальше до комнатной температуры, продолжает сжиматься уже твёрдым. Нижние слои детали успели остыть и сжаться, а сверху ложатся горячие. Остывая, они тянут на себя, и края детали отрываются от стола и загибаются кверху, как лист бумаги, который намочили с одной стороны.
PLA твердеет около 60 градусов, почти при комнатной, и сжиматься твёрдым ему почти некуда. Поэтому PLA почти не коробит, а ABS коробит всегда, вопрос только насколько.
Сильнее всего это зависит от длины детали. В опыте с брусками из ABS длина объяснила 95 процентов разницы в короблении, а ширина почти ничего[2]. Сдвигайте ползунок.
Брусок 60 мм: края поднялись на 0,45 мм. Крышка такой длины уже качается на ровном столе.
Если деталь длинная и плоская, я скажу об этом до печати. Иногда её разумнее разрезать на части или напечатать из PETG: он почти не даёт усадки.
03Тёплый корпус и слои
С усадкой помогает бороться тепло вокруг детали. В тёплом воздухе деталь остывает медленно и равномерно, и напряжения в ней меньше. Поэтому ABS печатают в закрытом корпусе: стол греется до 100 градусов и прогревает воздух внутри.
Тёплый воздух помогает и швам между слоями. Горячий слой ложится на ещё тёплый и глубже с ним сваривается. Посмотрите, как меняется прочность детали, напечатанной стоя, когда её тянут поперёк слоёв.
Дверцы нет, вокруг 26 градусов. Слой остывает раньше, чем на него ляжет следующий, и шов держит 21 МПа: 54 процента от детали, напечатанной лёжа.
Есть и второе направление, о котором вспоминают реже: нити внутри слоя. Принтер выкладывает каждый слой нитями, как ткань. В классическом опыте с ABS образец, в котором нити шли вдоль нагрузки, держал около трёх четвертей прочности литой детали, а образец, который тянули поперёк нитей, около десятой части: там держат только швы между ними. Плотная печать крест-накрест даёт от 65 до 72 процентов прочности литого ABS[3].
Поэтому перед печатью я спрашиваю, где деталь будет работать и куда на неё будут давить. Зная это, я ставлю её на столе так, чтобы нагрузка шла вдоль нитей и слоёв, а не рвала швы.
04Ацетон: глянец и клей
У ABS есть особенность, которой нет у PLA и PETG: его растворяет ацетон. Звучит как недостаток, а на деле это два полезных приёма.
Глянец
Деталь ставят в закрытую банку с парами ацетона. Верхний слой пластика подплавляется и растекается, полосы от слоёв исчезают, и деталь становится гладкой и блестящей, похожей на литую. Выберите толщину стенки и поставьте её в пары.
Стенка 2 мм прямо с принтера: видна каждая полоса слоя, шероховатость около 37 микрометров. Нажмите «В пары ацетона».
После паров деталь сохнет несколько дней, пока ацетон выходит из пластика: в опыте образцы сушили пять суток[4]. Острые грани и мелкий рельеф при этом оплывают, поэтому гладкость подходит не каждой детали. Сглаживание я пока не делаю, отдаю деталь после снятия поддержек.
Клей
Ацетон растворяет обе склеиваемые поверхности, они срастаются, и после высыхания шов почти не отличается от самого пластика. В замере сломанные образцы, склеенные ацетоном, держали 17 МПа, а шов между слоями у того же ABS 19[11]. Поэтому большую деталь из ABS можно напечатать по частям и склеить.
05Чем пахнет печать
Когда печатают ABS, это чувствуется носом: пахнет горячим пластиком. Запах даёт стирол, одно из трёх веществ ABS. Кроме него горячий пластик выделяет мельчайшие частицы, их не видно и не слышно. Оба потока измерили в опытах.
PLA выделяет около 20 миллиардов мелких частиц в минуту. Примерно столько же даёт электросковорода, на которой жарят.
Мелкие частицы проникают глубоко в лёгкие, поэтому авторы опыта советуют не ставить такие принтеры в плохо проветриваемых комнатах[6]. ABS печатают в закрытом корпусе и в помещении с вытяжкой. Всё это про печать, пока пластик плавится в сопле: вы получаете уже готовую деталь.
06Где у ABS предел
Тепло
Тепло ABS держит почти до 100 градусов: почти вдвое больше, чем PLA, и на 30 градусов больше PETG. Как тепло гнёт деталь из пластика, который его не держит, видно на схеме в статье о PLA. Поэтому из ABS я печатаю то, что греется:
- Детали в машину. Держатели, заглушки, решётки, всё, что летом стоит под лобовым стеклом.
- Корпуса техники. Коробки для блоков питания, плат и моторов, которые греются при работе.
- Детали рядом с горячим. У лампы, у батареи, у горячей воды.
- То, что потом клеят и красят. Корпуса из нескольких частей, макеты под покраску.
Солнце
Слабое место ABS в той же резине, которая даёт ему вязкость: ультрафиолет её разрушает. Сначала деталь меняет цвет, потом становится хрупкой. В опыте за 98 дней на улице ABS потерял до 7 процентов прочности на разрыв и стал менее вязким, а ASA не потерял ничего[8]. Для улицы есть ASA: резина в нём другая, солнце её не берёт.
Вода и химия
Воды ABS почти не боится: обычный пруток в очень сыром воздухе набирает 0,16 процента воды, вчетверо меньше PETG[9]. А вот ацетон и похожие растворители его растворяют. Если деталь будет работать рядом с химией, напишите в заявке, с какой именно. Я скажу, выдержит ли её ABS.
Прочность на разрыв
На разрыв ABS слабее PLA и PETG. В одном опыте ABS держал от 37 до 45 МПа, PETG около 50, PLA от 51 до 59[8]. Сила ABS не в разрыве, а в ударе и в тепле.
07Правда или миф
Об ABS тоже ходят представления, которые переписывают с сайта на сайт. Проверьте себя: выберите ответ, и карточка покажет, что говорят опыты.
ABS прочнее PLA.
ABS тянет влагу, перед печатью его обязательно сушить.
Обычный ABS в очень сыром воздухе набрал всего 0,16 процента воды, вчетверо меньше PETG[9]. А вот ABS с добавками, например токопроводящий, в том же опыте набрал почти 4 процента. Такой сушат обязательно.После сглаживания ацетоном деталь становится слабее.
Прочность на разрыв после паров ацетона почти не меняется, а тянуться перед разрывом деталь может даже немного дольше. Теряет тонкая стенка: она впитывает ацетон и становится мягче[4]. В другом опыте прочность после паров всё же немного падала[5]. Для нагруженной детали лучше оставить стенки потолще.ABS можно спокойно печатать в комнате, где живут.
ABS годится для улицы.
Резина в ABS разрушается от ультрафиолета. В опыте с ультрафиолетовой лампой ABS заметнее всех изменил цвет, а за 98 дней на улице потерял до 7 процентов прочности. ASA в том же опыте прочности не потерял[8]. Для улицы есть ASA.
Отвечено 0 из 5.
08Какой пластик выбрать
ABS стоит между PETG и ASA. Разница в таблице, подробнее в статьях о PLA и PETG.
| Свойство | PLA | PETG | ABS | ASA |
|---|---|---|---|---|
| Удар | скалывается | гнётся и держит | держит, резина гасит трещину | держит |
| Рабочая температура | до 55 градусов | до 70 градусов | до 100 градусов | до 100 градусов |
| Усадка при печати | почти нет | небольшая | большая, длинные детали ведёт | как у ABS |
| Улица и солнце | ломкий за сезон | воды не боится, от солнца желтеет | от солнца становится хрупким | годами стоит на солнце |
| Обработка | шлифуется, клеится суперклеем | шлифуется по мокрому | клеится и сглаживается ацетоном | клеится и сглаживается ацетоном |
| Цена у меня, за грамм | 10 ₽ | 12 ₽ | 15 ₽ | 20 ₽ |
Ответьте на три вопроса о своей детали, и я подскажу материал. Если сомневаетесь, опишите задачу в заявке: я посмотрю модель и скажу прямо, подходит ли ей ABS.
- Деталь будет греться выше 50 градусов?Машина летом, рядом с мотором, лампой или горячей водой
- Её будут гнуть, бить или она будет годами держать груз?Защёлки, крепления, кронштейны, полки
- Она будет стоять на улице?Солнце, дождь, мороз
Советую PLA10 ₽/г
Ни жары, ни улицы, ни нагрузки: это работа для PLA. Он точнее и дешевле остальных.
09Шпаргалка
Всё главное об ABS в одной таблице. Цифры относятся к детали, напечатанной слоем 0,2 мм. У печатной детали они зависят ещё от стенок, заполнения, положения на столе и, как видно выше, от тепла вокруг принтера.
| Рабочая температура детали | до 100 градусов, выше начинает размягчаться |
| Прочность на разрыв | от 37 до 45 МПа вдоль слоёв, ниже, чем у PLA и PETG |
| Прочность поперёк слоёв | около половины в открытом принтере, до трёх четвертей в тёплом корпусе |
| Поведение под ударом | резина внутри гасит трещину, деталь не раскалывается |
| Усадка при печати | большая: пластину длиной 14 см выгибает на миллиметр |
| Плотность | около 1,05 г на кубический сантиметр, самый лёгкий в прайсе |
| Влага | обычный ABS впитывает меньше 0,2 процента воды |
| Химия | вода и спирт не трогают, ацетон растворяет |
| Солнце | желтеет и становится хрупким, для улицы берут ASA |
| Обработка | шлифуется, клеится ацетоном и суперклеем, сглаживается парами ацетона, красится |
| При печати | пахнет стиролом, печатают в закрытом корпусе |
| Область печати у меня | 256 на 256 на 256 мм |
10Сколько стоит печать из ABS
Считаю по весу готовой детали. Вес зависит не только от размера, но и от того, насколько плотно деталь залита внутри и сколько под неё нужно подпорок: это подбираю я, поэтому окончательную сумму называю по вашей модели.
Базовая цена печати из ABS это 15 ₽ за грамм при стандартном слое 0,2 мм. Тонкий слой печатается дольше, и грамм в нём стоит дороже. ABS печатается на обычной для FDM скорости, но в закрытом корпусе и с тёплым столом, поэтому грамм из него дороже PLA и PETG.
| Толщина слоя | Цена за грамм | Что это даёт |
|---|---|---|
| 0,28 мм | 12 ₽ | черновая печать, слои видны |
| 0,24 мм | 13,5 ₽ | грубее стандарта, зато дешевле |
| 0,2 мм | 15 ₽ | стандарт, если не просили другое |
| 0,16 мм | 18 ₽ | аккуратная поверхность |
| 0,12 мм | 21 ₽ | мелкие элементы и надписи |
| 0,08 мм | 24 ₽ | максимум для FDM |
Одинаковых деталей много
На тираж действует скидка. Считается она по количеству одинаковых деталей и применяется к цене за грамм. Шкала ступенчатая: на 49 штуках работает пять процентов, на пятидесятой включаются десять.
| Количество | Скидка | Цена за грамм |
|---|---|---|
| от 1 до 9 шт | без скидки | 15 ₽ |
| от 10 шт | 5% | 14,25 ₽ |
| от 50 шт | 10% | 13,5 ₽ |
| от 100 шт | 15% | 12,75 ₽ |
| от 500 шт | 20% | 12 ₽ |
Пример расчёта
Пусть это корпус для платы весом 70 граммов из ABS, стандартный слой. Одна штука выходит в 1 050 ₽. Те же 10 штук попадают на скидку 5 процентов, и весь заказ стоит 9 975 ₽, то есть 998 ₽ за деталь.
Минимальный заказ 1 000 ₽. Заказ, который по весу вышел дешевле, всё равно стоит эту сумму: подготовку модели и запуск принтера мелкая деталь занимает так же, как крупная. Срочная печать считается с наценкой 30 процентов.
Прикинуть свою сумму можно в калькуляторе на главной: там же лежит прайс по всем материалам сразу.
11Частые вопросы
Какая температура печати ABS
Сопло обычно от 230 до 260 градусов, стол от 90 до 110, обдув слабый или выключен, принтер закрыт. Точное значение зависит от производителя, поэтому для новой катушки его подбирают пробной печатью. Когда печатаю я, настройки на моей стороне и в цену уже входят.
Что выбрать, ABS или PETG
Если деталь греется выше 70 градусов, ABS: PETG в жаре поплывёт. Если деталь мокнет, стоит на балконе или должна быть прозрачной, PETG. Для корпусов, которые потом шлифуют, клеят и красят, удобнее ABS. PETG дешевле, 12 ₽ за грамм против 15.
Чем ABS отличается от ASA
Это родственники. В ASA вместо обычной резины другая, которую не разрушает ультрафиолет. Поэтому ASA годами стоит на солнце и не желтеет, а ABS за год на улице становится хрупким. Для детали в помещении переплачивать за ASA незачем, ABS стоит 15 ₽ за грамм, ASA 20.
Можно ли сгладить деталь из ABS ацетоном
Можно, это главный приём обработки ABS. Деталь ставят в закрытую ёмкость с парами ацетона, верхний слой пластика подплавляется, и полосы от слоёв исчезают. Ацетон горит, поэтому работают вдали от огня и нагревателей. Сглаживание я пока не делаю, отдаю деталь после снятия поддержек.
Вреден ли ABS
Готовые детали из ABS окружают нас везде: корпуса техники, кубики LEGO, детали салона машины. Осторожность нужна при печати: горячий ABS выделяет мелкие частицы и стирол, поэтому его печатают в закрытом корпусе, а не на столе рядом с людьми.
Деталь больше 256 мм, что делать
Разрежу модель на части и напечатаю по частям. ABS склеивается ацетоном: пластик на стыке растворяется и срастается, шов получается почти таким же крепким, как соединение слоёв. Разделение бесплатное и входит в печать.
Сколько стоит напечатать деталь из ABS
Цена считается по весу готовой детали: 15 ₽ за грамм при стандартном слое 0,2 мм. Минимальный заказ 1 000 ₽, поэтому детали легче 67 граммов стоят как минимальный заказ. Точную сумму назову по вашей модели, проверка файла бесплатная.
12Источники
Цифры и выводы статьи опираются на эти работы. Почти все они на английском: основная литература о пластиках выходит в международных журналах. Сноска в тексте раскрывает список и ведёт к нужному пункту.
Показать список: 9 научных работ и 2 опыта практиков
Научные работы
- Jin F.-L., Lu S.-L., Song Z.-B. и др. (2010). Effect of rubber contents on brittle-tough transition in acrylonitrile-butadiene-styrene blends. Materials Science and Engineering: A, т. 527, с. 3438-3441. doi:10.1016/j.msea.2010.02.039чем больше в ABS резины, тем лучше он держит удар
- Armillotta A., Bellotti M., Cavallaro M. (2018). Warpage of FDM parts: Experimental tests and analytic model. Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, т. 50, с. 140-152. doi:10.1016/j.rcim.2017.09.007насколько ABS выгибает деталь в зависимости от её длины
- Ahn S.-H., Montero M., Odell D., Roundy S., Wright P. K. (2002). Anisotropic material properties of fused deposition modeling ABS. Rapid Prototyping Journal, т. 8, с. 248-257. doi:10.1108/13552540210441166печатный ABS против литого и прочность вдоль и поперёк нитей
- Neff C., Trapuzzano M., Crane N. B. (2016). Impact of Vapor Polishing on Surface Roughness and Mechanical Properties for 3D Printed ABS. Solid Freeform Fabrication Symposium 2016, с. 2295-2304. utw10945.utweb.utexas.eduчто пары ацетона делают с поверхностью и прочностью детали
- Torres J., Abo E., Sugar A. J. (2023). Effects of annealing and acetone vapor smoothing on the tensile properties and surface roughness of FDM printed ABS components. Rapid Prototyping Journal, т. 29, с. 921-934. doi:10.1108/RPJ-03-2022-0088сглаживание ацетоном и прогрев: что выигрывает поверхность и что теряет прочность
- Stephens B., Azimi P., El Orch Z., Ramos T. (2013). Ultrafine particle emissions from desktop 3D printers. Atmospheric Environment, т. 79, с. 334-339. doi:10.1016/j.atmosenv.2013.06.050сколько мелких частиц выделяют при печати PLA и ABS
- Azimi P., Zhao D., Pouzet C., Crain N. E., Stephens B. (2016). Emissions of Ultrafine Particles and Volatile Organic Compounds from Commercially Available Desktop Three-Dimensional Printers with Multiple Filaments. Environmental Science & Technology, т. 50, с. 1260-1268. doi:10.1021/acs.est.5b04983сколько стирола выделяет ABS при печати
- Sedlak J., Joska Z., Jansky J. и др. (2023). Analysis of the Mechanical Properties of 3D-Printed Plastic Samples Subjected to Selected Degradation Effects. Materials, т. 16, статья 3268. doi:10.3390/ma16083268прочность PLA, PETG, ABS и ASA и что с ними делают солнце и улица
- Aniskevich A., Bulderberga O., Stankevics L. (2023). Moisture Sorption and Degradation of Polymer Filaments Used in 3D Printing. Polymers, т. 15, статья 2600. doi:10.3390/polym15122600сколько воды набирает пруток ABS
Опыты практиков
- Hermann S., CNC Kitchen (2023). Does a HEATED CHAMBER make your 3D prints STRONGER?. блог CNC Kitchen. cnckitchen.comпрочность слоёв ABS в открытом принтере, в корпусе и в тёплой камере
- Hermann S., CNC Kitchen (2022). Can Acetone Glue Layers of 3D Prints together?. блог CNC Kitchen. cnckitchen.comнасколько крепок шов ABS, склеенный ацетоном
Напечатать деталь из ABS
Пришлите модель или опишите задачу словами. Я посчитаю стоимость, назову срок и предупрежу, если в модели есть слабые места. Проверка файла бесплатная и ни к чему вас не обязывает.
Заявка принята
Мы её уже видим. Ответим в течение рабочего дня: пн-пт до 22:00, сб и вс до 18:00. Если вопрос срочный, позвоните.