APL contre Filaments ABS pour l'impression 3D: quelle est la différence ?

FDM, ou Fused Deposition Modeling, est une technique d'impression 3D qui est passée avec succès de l'espace d'impression 3D commercial à grand public. La plupart des imprimantes 3D FDM domestiques peuvent fondre et extruder une grande variété de polymères thermoplastiques en pièces fonctionnelles et cosmétiques. Cependant, une grande majorité d'amateurs d'impression 3D ne jurent que par les polymères PLA et ABS, qui sont vendus dans des bobines de filament pratiques.

Mais qu'est-ce qui rend ces filaments d'impression 3D populaires, et lequel d'entre eux est le bon choix pour vous ?

Répondre à cette question nuancée implique de comprendre les propriétés physiques de ces matériaux et leur relation avec les pièces imprimées en 3D. Démystifions ces filaments populaires pour déterminer celui qui convient le mieux à vos besoins d'impression 3D.

Qu'est-ce que l'ABS et pourquoi est-il difficile à imprimer ?

L'ABS, ou Acrylonitrile Butadiène Styrène, est l'un des premiers matériaux utilisés comme filaments d'impression 3D. Le nom vient des trois principaux produits chimiques utilisés dans la fabrication du polymère thermoplastique. La composition de ces composants chimiques peut être variée pour produire une variété de mélanges d'ABS pour répondre à différents besoins d'ingénierie.

L'ABS est largement utilisé dans l'industrie du moulage par injection pour fabriquer des produits de consommation courants, allant des porte-clés et des briques LEGO aux composants automobiles et aux raccords de tuyauterie. Le faible coût et la disponibilité immédiate des granulés ABS bruts, combinés à la familiarité de l'industrie manufacturière avec le matériau, ont assuré son adoption par l'industrie de l'impression 3D commerciale.

La partie commerciale est importante car l'ABS a tendance à rétrécir au fur et à mesure que le matériau refroidit. Cela rend les imprimantes 3D commerciales équipées de chambres d'impression chauffées obligatoires pour l'impression ABS. Le maintien de températures de chambre élevées empêche les pièces en ABS de refroidir à mi-impression et de se déformer en raison du rétrécissement qui en résulte. Il est autrement difficile d'imprimer de l'ABS de manière fiable sans enfermer l'imprimante 3D dans une chambre de construction chauffée.

Pendant longtemps, le pionnier de l'impression 3D Stratasys a détenu le brevet des chambres d'impression chauffées et fermées. Cela a laissé les imprimantes 3D grand public incapables d'imprimer de l'ABS. Les amateurs d'impression 3D DIY étaient cependant libres de construire des imprimantes avec des chambres de construction chauffées sans être pris en embuscade par l'armée d'avocats de Stratasys. Cela a laissé l'industrie de l'impression 3D grand public sans aucun moyen viable d'atteindre les masses.

Sans surprise, l'industrie a finalement proposé un nouveau filament qui pourrait bien fonctionner avec des imprimantes bon marché et non fermées.

PLA: impression 3D avec roues d'entraînement

Le PLA, ou acide polylactique, est un thermoplastique « biodégradable » fabriqué en transformant des matériaux naturels tels que la canne à sucre et l'amidon de maïs. Bien qu'il puisse ne pas prétendre être biodégradable, le PLA compense néanmoins cela par sa facilité d'impression. Alors que l'ABS a besoin d'une imprimante 3D équipée d'un lit chauffant capable d'atteindre au moins 200 °F, le PLA est parfaitement imprimable même sur des surfaces de construction non chauffées.

La plupart des filaments PLA nécessitent une température de buse aussi basse que 350 °F, mais l'ABS a besoin d'au moins 450 °F pour un flux de filament constant et une forte adhérence entre les couches. Les températures d'impression plus basses ne font que renforcer la nature inhérente sans déformation du PLA, ce qui facilite l'impression de grandes pièces en PLA sans déformation ni délaminage. Cela permet au matériau d'être imprimé sans enceinte, grâce à sa résistance innée aux courants d'air et aux variations de température. Cependant, l'impression de grandes pièces en ABS présente un risque de déformation et de délaminage, même dans les imprimantes fermées, à moins que la température de la chambre ne reste supérieure à 140 °F.

La facilité d'utilisation du PLA s'étend encore à sa capacité à gérer des porte-à-faux beaucoup plus raides que tout autre filament d'impression 3D. Cela permet même aux imprimantes 3D les moins chères d'imprimer des modèles 3D complexes sans risque de déformation. Les températures de buse plus basses permettent également au PLA de se relier facilement, ce qui réduit la dépendance aux supports, permettant ainsi même aux débutants d'imprimer des modèles 3D complexes avec une relative facilité.

La nature extrêmement indulgente des filaments PLA les rend indispensables comme roues d'entraînement pour les débutants. L'impression avec le matériau réduit considérablement la frustration associée à l'impression 3D, ce qui encourage les débutants à persévérer et à apprendre des techniques d'impression 3D avancées à leur propre rythme. Pendant ce temps, ces Astuces d'impression 3D pourrait aider à accélérer les choses un peu plus loin.

APL contre ABS: comparaison des propriétés physiques

Il n'y a pas de repas gratuit. L'adage est également vrai dans le monde de l'impression 3D. Malgré toute sa facilité d'imprimabilité, le PLA fait pâle figure par rapport à l'ABS lorsqu'il s'agit d'applications d'ingénierie pratiques. Pour commencer, il est nettement plus dur que l'ABS, mais cela le rend également beaucoup plus cassant. Déposez une pièce imprimée en PLA, et il est fort probable qu'elle se brise en morceaux.

Pendant ce temps, l'ABS présente une résistance à la flexion et à l'élasticité plus élevée, ce qui le rend beaucoup plus résistant. Cela lui permet d'absorber les vibrations et les impacts, ainsi que les forces de cisaillement et de traction, mieux que le PLA. Fait intéressant, l'ABS réalise tout cela tout en étant plus léger que le PLA pour les mêmes pièces imprimées à une densité volumétrique similaire. Cela fait de l'ABS le filament de choix pour les applications d'ingénierie où la résistance et la durabilité sont primordiales.

Bien que les températures d'impression plus élevées requises par l'ABS rendent l'impression plus difficile, il offre également une résistance supérieure à la température. Les pièces imprimées dans le filament PLA se déforment lorsqu'elles sont exposées à une chaleur supérieure à 120 °F, tandis que les pièces ABS peuvent résister à 200 °F avant de perdre leur intégrité structurelle. Cela rend l'ABS indispensable pour les pièces fonctionnelles utilisées dans les intérieurs de voiture et les compartiments moteur. La plupart des pièces d'imprimante 3D sont également imprimées en ABS, en particulier lorsqu'elles sont déployées à proximité de sources de chaleur.

Cependant, le plus gros inconvénient de l'utilisation du PLA à des fins fonctionnelles est sa tendance étrange à se glisser. Cela fait référence à la déformation plastique du PLA sous des charges de compression et de traction constantes. Serrez une vis dans une pièce en PLA, et la force de compression fera écraser le matériau au fil du temps. Par conséquent, vous devrez resserrer la vis régulièrement jusqu'à ce que la pièce finisse par tomber en panne. Le même phénomène provoque également l'affaissement progressif des pièces en PLA porteuses avec le temps. Cela limite le matériau aux composants cosmétiques et en fait un mauvais choix pour les applications fonctionnelles et d'ingénierie.

Pourquoi l'ABS est-il toujours pertinent dans l'impression 3D ?

Bien que l'ABS traditionnel puisse être difficile à imprimer, de nombreuses variantes faciles à imprimer de mélanges d'ABS (comme l'ABS+ d'eSun) s'impriment avec succès même dans des imprimantes bon marché enfermées dans de simples boîtes en carton. Besoin de plus de rigidité dans vos pièces? Les filaments ABS renforcés de fibre de carbone offrent non seulement une meilleure rigidité et résistance à la traction, mais ils réduisent également considérablement le gauchissement et améliorent l'imprimabilité. Pendant ce temps, les filaments ABS renforcés de fibre de verre améliorent la rigidité et l'imprimabilité sans sacrifier la ténacité.

Bien que le PLA et l'ABS puissent facilement prendre de la peinture, ce dernier est préférable pour un post-traitement avancé. L'ABS peut être poncé plus facilement que le PLA pour les débutants, ce qui rend la surface plus facile à préparer pour l'apprêt et la peinture. Cependant, la propension de l'ABS à se dissoudre dans l'acétone ajoute une toute nouvelle dimension aux techniques de post-traitement. L'assemblage de pièces en ABS est un jeu d'enfant avec le soudage à l'acétone, qui consiste simplement à exposer les surfaces de contact à l'acétone. La technique de lissage à la vapeur d'acétone est une méthode assez simple et accessible pour éliminer complètement les lignes de couche des pièces ABS afin d'obtenir une finition lisse.

L'ABS est également assez résistant à l'absorption d'humidité, est généralement l'option de filament la moins chère, et il fait tout cela tout en conservant la capacité d'être imprimé extrêmement rapidement. En fait, la gamme Voron d'imprimantes CoreXY (vous pouvez en savoir plus dans notre Guide du débutant Voron) sont des machines fermées relativement bon marché spécialement conçues pour imprimer de l'ABS à des vitesses extrêmement rapides. Pour mettre cela en perspective, l'imprimante Voron 0.1 que nous avons construite récemment peut imprimer de l'ABS à des vitesses impressionnantes de 200 mm/s tout en conservant une excellente qualité d'impression.

APL contre ABS: lequel choisir ?

Bien que le PLA présente des niveaux comparables de résistance à l'humidité, de rentabilité et de vitesse d'impression, il n'est toujours pas adapté aux applications d'ingénierie. Cependant, il est toujours nettement plus sûr que l'ABS, qui a tendance à dégager des COV nocifs (composés organiques volatils) lors de l'impression.

En tant que tel, le PLA est indispensable pour que les débutants apprennent rapidement les ficelles de l'impression 3D sans trop de frustration. C'est également une option viable pour les imprimantes non fermées et pour ceux qui n'impriment que des pièces cosmétiques. Cependant, une fois que vous avez fait vos premières armes sur le PLA, il vaut la peine d'explorer les filaments intermédiaires tels que le PETG qui impriment facilement sur des imprimantes non fermées tout en offrant une meilleure résistance et résistance à la chaleur par rapport à APL.

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