ABS สามารถใช้พิมพ์ 3 มิติได้หรือไม่?

ม้าใช้งานและการบิดเบี้ยว: คู่มือวิศวกรในการควบคุม ABS

มีวัสดุชนิดหนึ่งในโลกของการพิมพ์ 3 มิติที่ผมมีความสัมพันธ์ลึกซึ้งและซับซ้อน มันเป็นหนึ่งในวัสดุต้นแบบ ถือเป็นยักษ์ใหญ่ของอุตสาหกรรมนี้มาก่อนการปฏิวัติของนักสะสมงานอดิเรกบนเดสก์ท็อปหลายทศวรรษ มันคือพลาสติกที่ใช้ทำตัวต่อเลโก้ ซึ่งแข็งแกร่ง ทนทาน และสามารถทนต่อการใช้งานหนักได้นานหลายปี ผมกำลังพูดถึงอะคริโลไนไตรล์ บิวทาไดอีน สไตรีน หรือที่เรารู้จักกันดี เอบีเอส.

ฉันชื่อไคลฟ์ และฉันได้ออกแบบและทำงานด้านนี้มาเป็นเวลาเกือบ 25 ปีแล้ว ชิ้นส่วนการผลิตผมทำงานกับ ABS ในงานฉีดขึ้นรูปอุตสาหกรรมมานานก่อนที่จะได้เห็นเครื่องพิมพ์ 3 มิติแบบตั้งโต๊ะเสียอีก เมื่อ Fused Deposition Modeling (FDM) ปรากฏขึ้นครั้งแรก ABS กลายเป็นตัวเลือกยอดนิยม วัสดุ. มันเป็นสิ่งที่ทำให้การพิมพ์ 3 มิติเป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพในการสร้างต้นแบบทางวิศวกรรมที่ใช้งานได้จริง ไม่ใช่แค่ของกระจุกกระจิกที่เปราะบาง

แต่เมื่อเครื่องพิมพ์มีราคาถูกลง และ PLA ซึ่งเป็นโพลิเมอร์ที่พิมพ์ง่ายและย่อยสลายได้ทางชีวภาพ ได้รับความนิยม ABS จึงกลายเป็นวัสดุที่ขึ้นชื่อ ABS กลายเป็นที่รู้จักในฐานะวัสดุที่พิมพ์ยาก วัสดุสำหรับผู้เชี่ยวชาญ วัสดุที่แตก แยก และลอกออกจากแผ่นพิมพ์ ทำให้เกิดความยุ่งยากและน่าหงุดหงิด คล้ายเส้นสปาเก็ตตี้ที่เรียกว่า การบิดงอ

ดังนั้นคำถามจึงไม่ใช่แค่ "ABS สามารถพิมพ์ 3 มิติได้หรือไม่" คำตอบคือ "ได้" อย่างแน่นอน คำถามที่แท้จริงคือ: อย่างไร คุณทำมันสำเร็จไหมและ ทำไม คุณจะสนใจไหมถ้ามีวัสดุที่ง่ายกว่าอยู่แล้ว?

คำตอบสั้นๆ: คู่มืออ้างอิงฉบับย่อ

สำหรับผู้ที่ต้องการบทสรุปผู้บริหารก่อนที่เราจะ ดำน้ำลึกนี่คือคำตอบโดยตรงสำหรับคำถามที่เร่งด่วนที่สุด

ตารางนี้คือแผนที่ของเรา ทีนี้มาสำรวจพื้นที่กัน เราจะมาวิเคราะห์กันว่า ABS คืออะไร ทำไมคุณสมบัติของมันถึงทำให้มันเป็นทั้งฮีโร่และวายร้าย และเมื่อไหร่ที่มันจะกลายเป็นเครื่องมือเดียวที่เหมาะกับงานนี้

ABS คืออะไรกันแน่? พลังแห่งสาม

ต่างจาก PLA ซึ่งเป็นโพลีเอสเตอร์ธรรมดา ABS เป็นเทอร์โพลิเมอร์ ซึ่งเป็นวิธีพูดแบบหรูหรา ผลิตโดยวิธีพอลิเมอไรเซชัน โมโนเมอร์สามชนิดที่แตกต่างกัน การทำความเข้าใจส่วนผสมทั้งสามนี้ กุญแจสำคัญในการทำความเข้าใจเนื้อหา พฤติกรรม

• อะคริโลไนไตรล์: ส่วนประกอบนี้คือสโตอิก วิศวกรของกลุ่ม. ให้ความคงตัวทางความร้อนและความทนทานต่อสารเคมี เมื่อชิ้นส่วน ABS ของคุณทนต่อการแตกตัวจากน้ำมันหรือความร้อน อะคริโลไนไตรล์คือคำตอบของคุณ
• บิวทาไดอีน: นี่คือนักสู้ ผู้แข็งแกร่ง บิวทาไดอีนเป็นยางสังเคราะห์ การมีบิวทาไดอีนอยู่ในสายพอลิเมอร์คือสิ่งที่ทำให้ ABS มีความทนทานและทนต่อแรงกระแทกอันเป็นตำนาน เมื่อคุณทำชิ้นส่วน ABS ตก มันจะไม่แตกเหมือน PLA ที่เปราะ แต่จะโค้งงอและดูดซับแรงกระแทก นี่คือส่วนประกอบที่เรียกว่า "ยาง"
• สไตรีน: นี่คือศิลปิน สไตรีนทำให้ ABS มีความแข็งแรง ผิวเคลือบมันเงาสวยงาม และง่ายต่อการแปรรูป (ในโรงงานอุตสาหกรรม) น่าเสียดายที่สไตรีนยังเป็นแหล่งที่มาของกลิ่น "พลาสติกร้อน" อันเป็นเอกลักษณ์ และสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย (VOCs) ซึ่งเป็นข้อกังวลหลักเมื่อพิมพ์

เมื่อนำทั้งสามสิ่งนี้มารวมกันจึงเกิดเป็นผลิตภัณฑ์ที่ยอดเยี่ยมและมีต้นทุนต่ำ พลาสติกวิศวกรรมนั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมอิฐ LEGO จึงสามารถติดกันและดึงออกจากกันได้หลายพันครั้งโดยไม่แตกหัก และสามารถอยู่ได้แม้อยู่ในห้องใต้หลังคาที่ร้อนอบอ้าวนานถึงสิบปี

ความแตกแยกครั้งใหญ่: คำสัญญาทางวิศวกรรม กับ ความเป็นจริงในการพิมพ์

ความท้าทายพื้นฐานของการพิมพ์ ABS มาจากคุณสมบัติทางกายภาพที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ประการเดียว: การหดตัวจากความร้อน.

คำสัญญา: ทำไมวิศวกรถึงชอบมัน

บนกระดาษ ABS แทบจะเป็นวัสดุที่สมบูรณ์แบบสำหรับต้นแบบที่ใช้งานได้จริง ราคาถูกกว่า แข็งแกร่งกว่า PLA อย่างเห็นได้ชัด มีอุณหภูมิเปลี่ยนสถานะเป็นแก้ว (จุดที่เริ่มอ่อนตัว) ประมาณ 100°C ขณะที่ PLA จะอ่อนตัวลงประมาณ 60°C ซึ่งหมายความว่าคุณสามารถใช้ชิ้นส่วน ABS ใต้ฝากระโปรงรถยนต์ หรือเป็นกล่องสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ร้อน ซึ่งเป็นการใช้งานที่ PLA จะเสียรูปอย่างรวดเร็วและทรุดตัวลง

ยิ่งไปกว่านั้น ยังสามารถนำไปแปรรูปหลังการพิมพ์ได้อย่างสวยงาม การขัด การลงสีรองพื้น และการลงสีก็ให้ผลลัพธ์ที่ยอดเยี่ยม แต่อาวุธลับของมันคือความสามารถในการละลายในอะซิโตน การนำ ABS ไปสัมผัสกับไออะซิโตนเพียงชั่วครู่จะทำให้พื้นผิวด้านนอกละลาย ลบเลือนเส้นชั้นสีทั้งหมด และสร้างผิวสัมผัสที่มันวาว เรียบเนียน เหมือนกับชิ้นส่วนที่ฉีดขึ้นรูป

ความจริง: ทำไมนักเล่นอดิเรกถึงกลัวมัน

เมื่อคุณอัด ABS ออกมาจากหัวฉีดที่อุณหภูมิ 250°C ABS จะอยู่ในสถานะร้อน ขยายตัว และหลอมละลาย เมื่อ ABS เย็นลงจนถึงอุณหภูมิฐาน (~100°C) และอุณหภูมิห้อง ABS จะหดตัว และหดตัวมากกว่า PLA มาก

การหดตัวนี้คือต้นตอของความชั่วร้ายทั้งหมดในการพิมพ์ ABS

• การแปรปรวน: หากชั้นแรกของงานพิมพ์เย็นตัวเร็วเกินไป มันจะหดตัวและดึงเข้าด้านใน แรงนี้ทรงพลังมากจนสามารถยกมุมของงานพิมพ์ออกจากฐานพิมพ์ ทำให้ชิ้นงานเสียหายได้
• การแยกชั้น (การแตกร้าว): หากชั้นบนของโมเดลเย็นลงเร็วกว่าชั้นที่อยู่ด้านล่าง (เช่น จากลมเย็นในห้อง) ความเครียดจากการหดตัวที่ไม่สม่ำเสมออาจทำให้ชั้นต่างๆ แยกออกจากกัน ทำให้เกิดรอยแตกร้าวขนาดใหญ่ที่มองเห็นได้ตามด้านข้างของงานพิมพ์ของคุณ

เพื่อต่อสู้กับปัญหานี้ คุณต้องควบคุมอุณหภูมิของสภาพแวดล้อมการพิมพ์ทั้งหมด โดยรักษาชิ้นส่วนให้มีความอบอุ่นมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้นานที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เพื่อให้เย็นลงอย่างช้าๆ และสม่ำเสมอ

กรณีศึกษา #1: ขาตั้งกล้องติดรถยนต์สุดฮอต

วัยรุ่น วิศวกรในทีมของฉันกำลังออกแบบแบบกำหนดเอง ขาตั้งสำหรับติด GoPro บนแผงหน้าปัดรถสำหรับเดินทางไกล เนื่องจากเป็นมือใหม่ในการพิมพ์ 3 มิติ เขาจึงพิมพ์ด้วย PLA เพราะพิมพ์ง่ายและออกมาสวยงาม

เขาติดตั้งแล้ว และมันก็ทำงานได้อย่างสมบูรณ์แบบ นานถึงสองชั่วโมง

เขาจอดรถไว้กินอาหารกลางวันในวันที่อากาศแจ่มใส พอกลับมาก็พบว่า GoPro ของเขานอนอยู่บนพื้น ส่วนขาตั้งก็ห้อยลงมาและเสียรูปทรงเหมือนภาพวาดของซัลวาดอร์ ดาลี อุณหภูมิภายในรถสูงกว่า 60°C (140°F) ซึ่งสูงกว่าอุณหภูมิเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วของ PLA มาก

เขามาหาผมด้วยความพ่ายแพ้ ผมจึงให้เขาออกแบบชิ้นส่วนใหม่เล็กน้อยเพื่อเพิ่มร่องและเพิ่มแรงกดที่มุม และเราพิมพ์มันด้วย ABS สีดำ การพิมพ์นั้นท้าทายกว่ามาก เราต้องใช้เครื่องพิมพ์ในตัวของผม โดยเปิดฐานพิมพ์ไว้ที่ 110°C และเปิดปีกพิมพ์ให้กว้างเพื่อให้มันติดแน่น แต่ ตอนสุดท้าย ประสบความสำเร็จ ตอนนี้มันรอดพ้นจากฤดูร้อนอันร้อนระอุมาสองฤดูมาได้บนแดชบอร์ดโดยไม่มีร่องรอยการเสียรูปใดๆ

นี่คือแก่นแท้ของ ABS: เป็นโซลูชันสำหรับปัญหาที่สิ่งแวดล้อมไม่เอื้ออำนวยต่อการใช้พลาสติกคุณภาพต่ำ

ตอนนี้เราเข้าใจธรรมชาติพื้นฐานของ ABS แล้ว ทั้งจุดแข็ง จุดอ่อน และศัตรูหลัก เราก็พร้อมสำหรับกิจกรรมหลักแล้ว ในส่วนถัดไป เราจะใส่ ABS ไว้ใน การประลองตัวต่อตัวกับคู่ต่อสู้หลัก PLA และ PETGและแยกรายละเอียดอย่างละเอียดเพื่อแสดงให้คุณทราบว่าควรเลือกแต่ละรายการเมื่อใด

ABS เทียบกับ PLA เทียบกับ PETG

การเลือกเส้นพลาสติกสำหรับการพิมพ์ 3 มิติก็เหมือนกับการเลือกยานพาหนะ คุณคงไม่เอารถเก๋งครอบครัว (PLA) ไปที่ไซต์ก่อสร้าง และคุณคงไม่ใช้รถบรรทุกสำหรับงานหนัก (ABS) ขับไปซื้อของที่ร้านขายของชำเพียงระยะสั้นๆ หรอก และบางครั้ง คุณก็แค่ต้องการรถ SUV แบบครอสโอเวอร์อเนกประสงค์ (PETG) ที่ทำได้หลายอย่างทีเดียว

เป็นเวลาหลายปีแล้วที่ร้านของผมเต็มไปด้วยวัสดุสามชนิดนี้ แต่ละชนิดมีชั้นวาง ชุดขั้นตอนการอบแห้งเฉพาะ และรายการงานที่เหมาะกับวัสดุนั้นๆ การเปรียบเทียบโดยตรงไม่ใช่การหา "วัสดุที่ดีที่สุด" แต่เป็นการทำความเข้าใจถึงข้อแลกเปลี่ยนทางวิศวกรรมที่คุณต้องทำทันทีที่ใส่แกนม้วนกระดาษเข้าไปในเครื่องพิมพ์

คู่แข่ง

เราได้รู้จักหัวข้อหลักของเราแล้ว นั่นคือ หัวข้อที่ยากและอารมณ์ร้าย เอบีเอส. ต่อไปเรามาแนะนำคู่แข่งหลักอย่างเป็นทางการกัน

• PLA (กรดโพลีแลกติก): นี่คือราชาแห่งการพิมพ์ 3 มิติสำหรับมือสมัครเล่นที่ไม่มีใครโต้แย้งได้ เป็นเทอร์โมพลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ สกัดจากทรัพยากรหมุนเวียนอย่างแป้งข้าวโพด พิมพ์ได้ที่อุณหภูมิต่ำ แทบไม่บิดงอ และไม่ก่อให้เกิดควันพิษ แข็งแรงทนทาน แต่ก็เปราะบางมาก แตกหักง่าย ไม่งอ มันคือรถเก๋งสำหรับครอบครัว ใช้งานง่าย ทนทานต่อการใช้งานในชีวิตประจำวัน แต่ไม่เหมาะกับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง
• PETG (โพลีเอทิลีนเทเรฟทาเลตไกลคอล): PETG เป็นวัสดุพื้นฐานที่ยอดเยี่ยมเป็นพลาสติก PET ดัดแปลงชนิดเดียวกับที่ใช้ทำขวดน้ำ ทนทานต่ออุณหภูมิและความเหนียวได้ดีกว่า PLA พิมพ์ง่ายกว่า ABS มาก และมักได้รับความนิยมในเรื่องคุณสมบัติปลอดภัยต่ออาหาร ถือเป็นรถ SUV แบบครอสโอเวอร์ สมรรถนะและความทนทานสูงกว่ารถเก๋ง แต่ประสิทธิภาพการทำงานระดับอุตสาหกรรม (หรือความยุ่งยาก) น้อยกว่ารถบรรทุก

ตารางเปรียบเทียบ: ตามตัวเลข

แผ่นข้อมูลไม่ได้บอกเล่าเรื่องราวทั้งหมด แต่เป็นเพียงจุดเริ่มต้นเท่านั้น ผมได้รวบรวมตารางนี้ไว้ ไม่ใช่แค่จากข้อมูลจำเพาะของผู้ผลิต แต่จากการทดสอบและการสังเกตของผมเองเป็นเวลาหลายปี

คำตัดสินในโลกแห่งความเป็นจริง: เหนือกว่าแผ่นข้อมูล

ตอนนี้เรามาแปลตัวเลขเหล่านั้นเป็นประสิทธิภาพในโลกแห่งความเป็นจริงกัน

รอบที่ 1: ความแข็งแกร่งและความแข็ง – การจับฉลากที่น่าประหลาดใจ

เมื่อดูจากตาราง หลายคนตกใจเมื่อพบว่า PLA มีความแข็งแรงและความแข็งสูงกว่า ABS พวกเขาสันนิษฐานว่า วัสดุวิศวกรรมที่ “แข็งแกร่ง” ยิ่งขึ้น ควรจะชนะในทุกเกณฑ์วัด แต่นี่คือบทเรียนวิศวกรรมคลาสสิก: "ความแข็งแกร่ง" ไม่ได้มีค่าเพียงค่าเดียว PLA แข็งแกร่งกว่าในการดึงตรงและมีความแข็งกว่า หมายความว่าทนต่อการดัดงอได้มากกว่า อย่างไรก็ตาม ความแข็งนี้ต้องแลกมาด้วยความเปราะบางอย่างเหลือเชื่อ มันไม่มี "ความยืดหยุ่น"

ชนะเลิศ: PLA แต่เฉพาะในกรณีที่ชิ้นส่วนจะไม่ได้รับแรงกระแทก แรงกระทบ หรือการดัดงอ

รอบที่ 2: ความเหนียวและอุณหภูมิ – ABS Knockout

นี่คือจุดที่ ABS พิสูจน์คุณค่าของมัน ส่วนผสมของบิวทาไดอีน (ยาง) ทำให้ ABS มีความทนทานอย่างยอดเยี่ยม หากคุณต้องการชิ้นส่วนที่มีสแนปฟิตที่ต้องใช้ซ้ำหลายครั้ง หรือตัวเรือนที่อาจตกหล่น ABS คือคำตอบของคุณ สแนปฟิต PLA สามารถใช้งานได้สองสามครั้งก่อนที่จะเสื่อมสภาพและหักออกอย่างเรียบร้อย สแนปฟิต ABS จะงอและโค้งงอได้ และมีอายุการใช้งานหลายร้อยรอบ

แล้วก็มีเรื่องอุณหภูมิ อุณหภูมิเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วประมาณ 100°C เป็นสาเหตุหลักที่ทำให้ ABS ยังคงเป็นวัสดุหลักในงานวิศวกรรม กรณีศึกษา ของตัวยึดกล้องติดรถยนต์เป็นตัวอย่างที่สมบูรณ์แบบ ชิ้นส่วนใดๆ ที่อยู่ใกล้มอเตอร์ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ หรืออยู่กลางแดด จำเป็นต้องมีระบบ ABS ที่ทนความร้อนได้

ชนะเลิศ: ABS และมันก็ไม่ใช่การต่อสู้ที่ใกล้ชิดเลย

รอบที่ 3: ความสามารถในการพิมพ์และควัน – ชัยชนะที่ง่ายดายของ PLA

ไม่มีอะไรต้องเคลือบน้ำตาลเลย: การพิมพ์ ABS อาจกลายเป็นประสบการณ์ที่น่าเบื่อหน่ายได้หากไม่ได้เตรียมตัวมา จำเป็นต้องมีสภาพแวดล้อมที่ควบคุมได้ หากไม่มีกล่องหุ้ม คุณก็แค่ปล่อยให้ลมโกรกพัดผ่านตัวพิมพ์ของคุณไป ควันพิษก็เป็นสิ่งที่ต้องพิจารณาอย่างจริงจังเช่นกัน จำเป็นต้องมีพื้นที่ระบายอากาศที่ดีหรือระบบกรอง ในทางตรงกันข้าม PLA นั้นพิมพ์ได้อย่างเพลิดเพลิน กาวนี้ติดได้แทบทุกพื้นผิว ไม่บิดงอ และสามารถพิมพ์บนเครื่องพิมพ์แบบเปิดโล่งในห้องนอนว่างได้โดยไม่มีปัญหา

ชนะเลิศ: PLA นี่คือเหตุผลว่าทำไมมันถึงเป็นตัวเลือกเริ่มต้นสำหรับผู้เริ่มต้น

รอบที่ 4: การโพสต์การประมวลผลและการเสร็จสิ้น – อาวุธลับ ABS

ABS ถือเป็นวัสดุที่โดดเด่นในการสร้างชิ้นส่วนที่ดูเป็นมืออาชีพและ "สมบูรณ์แบบ" อย่างแท้จริง ความสามารถในการใช้ไออะซิโตนเพื่อ การลบเส้นชั้นออกอย่างสมบูรณ์เป็นสิ่งที่เส้นใยทั่วไปไม่มี สามารถนำเสนอได้ กระบวนการนี้ไม่เพียงแต่ทำให้ชิ้นส่วนดูดีเท่านั้น แต่ยังช่วยเพิ่มความแข็งแรงโดยการยึดชั้นต่างๆ เข้าด้วยกันให้แน่นหนายิ่งขึ้น

ชนะเลิศ: เอบีเอส

กรณีศึกษา #2: กล่องเซ็นเซอร์อุตสาหกรรม

ลูกค้ารายหนึ่งนำต้นแบบเซ็นเซอร์อุตสาหกรรมรุ่นใหม่มาให้เรา กล่องต้องมีคลิปหนีบที่แข็งแรงทนทานหลายอันเพื่อให้ช่างเทคนิคสามารถซ่อมบำรุงภาคสนามได้โดยไม่ต้องใช้เครื่องมือใดๆ นอกจากนี้ ยังบรรจุแผงวงจรที่ร้อนปานกลางขณะใช้งาน โดยมีอุณหภูมิภายในสูงถึง 75°C

ทีมงานภายในของลูกค้าได้พิมพ์ต้นแบบที่สวยงามด้วยวัสดุ PLA เรียบร้อยแล้ว แต่ต้นแบบล้มเหลวในวันแรกของการทดสอบ ครั้งแรกที่ช่างเทคนิคพยายามเปิดต้นแบบ คลิปหนีบสองในสี่อันก็หักออก หลังจากใช้งานอย่างต่อเนื่องบนโต๊ะทดสอบเป็นเวลาสามชั่วโมง ตัวเครื่องเริ่มหย่อนคล้อยอย่างเห็นได้ชัดรอบๆ โปรเซสเซอร์

พวกเขาพร้อมที่จะเลิกพิมพ์ 3 มิติและจ่ายเงินหลายหมื่นเพื่อสร้างต้นแบบ แม่พิมพ์ฉีด. ฉันหยุดพวกเขาแล้ว เราเอาแบบเป๊ะๆ ของพวกเขา ไฟล์และพิมพ์ มันอยู่ใน ABS เราต้องใช้วัสดุรองรับส่วนต่อประสานเพื่อทำให้ส่วนที่ยื่นออกมาของคลิปสะอาด และ การพิมพ์ใช้เวลา 14 ชั่วโมงภายในเครื่องพิมพ์แบบปิดอุตสาหกรรมของเรา.

ผลลัพธ์? มันสมบูรณ์แบบ คลิปสามารถเปิดและปิดได้หลายสิบครั้งด้วยความพึงพอใจ คลิกยืดหยุ่นแต่ไม่แตกหัก เราใช้งานเซ็นเซอร์ต่อเนื่อง 48 ชั่วโมง และตัวกล่องก็แข็งแรงทนทานมาก ต้นแบบ ABS ทำให้พวกเขาสามารถทำการทดสอบภาคสนามได้หนึ่งเดือน และค้นพบข้อบกพร่องในการออกแบบอีกสามจุด ก่อนที่จะเสียเงินแม้แต่สตางค์แดงเดียวไปกับเครื่องมือราคาแพง นั่นแหละคือพลังของ ABS

ตอนนี้รู้แล้ว ทำไม การเลือก ABS และจุดที่มันโดดเด่นที่สุด แต่การรู้ว่าคุณต้องการรถบรรทุกใช้งานเป็นอีกเรื่องหนึ่ง แต่การรู้วิธีขับขี่เป็นอีกเรื่องหนึ่ง คุณจะควบคุมวัสดุนี้และหลีกเลี่ยงการบิดงอและแตกร้าวที่ทำให้หลายคนหงุดหงิดได้อย่างไร

กฎการออกแบบและการพิมพ์สำหรับการเชื่อง ABS

การรู้ว่า ABS คือ "รถบรรทุกสำหรับงาน" ที่เหมาะสมนั้นเป็นเรื่องง่าย ส่วนที่ยากคือการเรียนรู้วิธีขับขี่โดยไม่ชน เพื่อ ABS ที่สวยงามและใช้งานได้จริงทุกคัน ส่วนที่หลุดออกมาจากเครื่องของเรามีผีของงานพิมพ์ที่ล้มเหลวอยู่ในถังขยะซึ่งสอนบทเรียนให้กับเรา

การบิดเบี้ยว การหลุดลอกของชั้น หรือการแตกร้าว สิ่งเหล่านี้ไม่ใช่ความโหดร้ายที่เกิดขึ้นโดยบังเอิญจากเหล่าเทพแห่งการพิมพ์ 3 มิติ แต่มันเป็นปรากฏการณ์ทางกายภาพที่คาดเดาได้ ABS จะหดตัวเมื่อเย็นตัวลง และการหดตัวนี้ก่อให้เกิดแรงกดดันภายในอย่างมหาศาล งานทั้งหมดของคุณในการพิมพ์ ABS คือการจัดการกับแรงกดดันนั้น หากทำอย่างถูกต้อง คุณจะได้ชิ้นส่วนที่แข็งแกร่งเทียบเท่ากับการฉีดขึ้นรูป หากทำผิดพลาด คุณจะได้ชิ้นส่วนพลาสติกที่บิดเบี้ยว แตกร้าว และไม่สามารถใช้งานได้

ส่วนนี้คือคู่มือของผมที่ใช้เวลาปรับแต่งมากว่าสองทศวรรษเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ถูกต้อง นี่ไม่ใช่คำแนะนำ แต่เป็นบัญญัติที่เรายึดถือปฏิบัติ

ห้าบัญญัติของการพิมพ์ ABS

หากคุณปฏิบัติตามกฎ 5 ข้อนี้อย่างเคร่งครัด คุณจะขจัดความล้มเหลวในการพิมพ์ ABS ได้ถึง 95%

บัญญัติข้อที่ 1: เจ้าต้องใช้สิ่งที่แนบมา

นี่เป็นกฎที่สำคัญที่สุด การพิมพ์ ABS โดยที่ไม่มีห้องสร้างที่ให้ความร้อนหรืออย่างน้อยที่สุดก็ปิดมิดชิด ถือเป็นการทำงานที่ไร้ประโยชน์ หน้าที่ของตู้ครอบคือการกักเก็บความร้อนจากแท่นพิมพ์ เพื่อสร้างอุณหภูมิแวดล้อมที่สูงและคงที่รอบชิ้นงาน วิธีนี้ช่วยลดการไล่ระดับความร้อนได้อย่างมาก ซึ่งก็คือความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างพลาสติกที่เพิ่งอัดขึ้นรูปกับอากาศรอบๆ การไล่ระดับความร้อนที่น้อยลงหมายถึงการหดตัวที่น้อยลง แรงเค้นที่น้อยลง และการบิดงอที่น้อยลง

แม้แต่กล่องกระดาษแข็งธรรมดาๆ หรืออ่างพลาสติกที่วางอยู่บนเครื่องพิมพ์ของคุณก็ยังดีกว่าไม่มีอะไรเลยเป็นร้อยเท่า เครื่องจักรอุตสาหกรรมเรารักษาอุณหภูมิห้องทำงานไว้ที่ประมาณ 80-90°C สำหรับเครื่องเดสก์ท็อป การปรับอุณหภูมิห้องให้อยู่ที่ 40-50°C ก็สร้างความแตกต่างอย่างมาก

บัญญัติข้อที่ 2: เจ้าจะต้องเชี่ยวชาญการยึดเกาะเตียง

เนื่องจากแรงบิดเบี้ยวมีมาก การทำให้ชั้นแรกติดแน่นและคงสภาพอยู่จึงเป็นสิ่งสำคัญที่สุด ฐานรองที่อุ่นไม่ใช่ทางเลือก แต่เป็นสิ่งจำเป็น

• อุณหภูมิเตียง: โดยทั่วไปเราจะใช้อุณหภูมิฐานเครื่อง 100-110°C เพื่อรักษาอุณหภูมิด้านล่างของชิ้นส่วนให้สูงกว่าอุณหภูมิเปลี่ยนสถานะเป็นแก้ว ป้องกันไม่ให้หดตัวและหลุดออกจากฐานเครื่อง
• พื้นผิวเตียง: กระจกเป็นพื้นผิวที่แย่มากสำหรับ ABS แผ่น PEI (โพลีเอเทอร์อิไมด์) โดยเฉพาะแผ่นที่มีพื้นผิวสัมผัส มีคุณสมบัติดีเยี่ยม เทป Kapton เป็นตัวเลือกคลาสสิกและเชื่อถือได้
• สารช่วยการยึดเกาะ: “ปีก” คือเพื่อนที่ดีที่สุดของคุณ มันคือส่วนต่อขยายชั้นเดียวของรอยต่อชิ้นส่วนของคุณ เหมือนกับปีกหมวก ที่ช่วยเพิ่มพื้นที่ผิวยึดชิ้นส่วนไว้อย่างมาก สำหรับชิ้นส่วนที่ยึดติดยากเป็นพิเศษ “สารละลาย” ที่ทำจากเส้นใย ABS ขนาดเล็กที่ละลายในอะซิโตน ทาเป็นชั้นบางๆ บนฐานรอง จะสร้างพันธะเคมีที่สมบูรณ์แบบ

พระบัญญัติข้อที่ 3: จงรักษาเส้นใยของเจ้าให้แห้ง

แม้จะไม่ได้ดูดความชื้นได้ดีเท่า PETG หรือไนลอน แต่ ABS ก็สามารถดูดซับความชื้นจากอากาศได้อย่างสมบูรณ์แบบ เส้นใยที่เปียกชื้นเป็นตัวทำลายคุณภาพงานพิมพ์อย่างเงียบๆ เมื่อเส้นใยที่เปียกชื้นสัมผัสกับหัวฉีดที่ร้อน น้ำภายในจะเดือดพล่านกลายเป็นไอน้ำ ทำให้เกิดฟองอากาศเล็กๆ ในพลาสติกที่อัดขึ้นรูป ส่งผลให้ชิ้นส่วนที่อ่อนแอ มีลักษณะเป็นเส้น และมีขนาดไม่แม่นยำ พื้นผิวเราอบเส้นใย ABS ทุกม้วนให้แห้งในเครื่องอบเส้นใยโดยเฉพาะเป็นเวลาอย่างน้อย 4 ชั่วโมงที่อุณหภูมิประมาณ 65°C ก่อนที่จะนำไปวางไว้ใกล้เครื่องพิมพ์

บัญญัติข้อที่ 4: เจ้าต้องระบายอากาศในพื้นที่ทำงานของเจ้า

ตัว "B" ใน ABS ย่อมาจาก Butadiene ซึ่งเป็นโมโนเมอร์ที่ทำจากสไตรีน เมื่อหลอม ABS จะปล่อยก๊าซสไตรีนออกมา ซึ่งมีกลิ่นพลาสติกที่ไม่พึงประสงค์และเป็นที่รู้จักในชื่อ VOC (สารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย) แม้ว่าความเข้มข้นของสารนี้จากเครื่องพิมพ์เพียงเครื่องเดียวจะต่ำ แต่คุณไม่ควรสูดดมสารนี้ในพื้นที่ปิดเป็นเวลานาน เครื่องพิมพ์ของคุณต้องอยู่ในห้องที่มีอากาศถ่ายเทสะดวก หรือที่ดีกว่านั้น ควรระบายอากาศออกจากตัวเครื่องออกสู่ภายนอก หรือผ่านระบบกรองคาร์บอน/HEPA เช่น ตัวกรอง "BentoBox" หรือ "Nevermore"

บัญญัติที่ 5: เจ้าต้องปิดพัดลมระบายความร้อนของชิ้นส่วน

สิ่งนี้ดูขัดกับสัญชาตญาณของผู้ที่เริ่มต้นด้วย PLA ซึ่งพัดลมระบายความร้อนชิ้นส่วนจะทำงานที่ 100% ตลอดเวลา สำหรับ ABS พัดลมระบายความร้อนชิ้นส่วนคือศัตรูของคุณ จำ Commandment 1 ได้ไหม? เป้าหมายของเราคือการรักษาชิ้นส่วนให้ร้อนที่สุดเท่าที่จะทำได้ให้นานที่สุดเท่าที่จะทำได้เพื่อป้องกันความเครียด การเป่าลมเย็นจากพัดลมก็เหมือนกับการเชิญลมเข้ามาในห้องปิดโดยตรง เราปิดพัดลมทั้งหมด หรืออย่างมากก็เปิดพัดลมที่ 10-15% ซึ่งแทบจะไม่รู้สึกได้ เฉพาะในกรณีที่ส่วนยื่นหรือสะพานที่มากเกินไป

ข้อผิดพลาดในการออกแบบ 5 ประการที่พบบ่อยและมีค่าใช้จ่ายสูงที่สุด (DfAM สำหรับ ABS)

นอกเหนือจากกระบวนการพิมพ์แล้ว วิธีการออกแบบชิ้นส่วนของคุณยังช่วยให้คุณประสบความสำเร็จหรือล้มเหลวได้ นี่คือ DfAM อันดับต้น ๆ (ออกแบบเพื่อ การผลิตแบบเติม) ข้อผิดพลาดที่ฉันเห็น

1. ชั้นล่างที่แข็งแรงและใหญ่: ยิ่งพื้นผิวเรียบต่อเนื่องบนแท่นพิมพ์มีขนาดใหญ่เท่าใด แรงสะสมที่พยายามฉีกออกขณะเย็นตัวก็ยิ่งมากขึ้นเท่านั้น หากงานออกแบบของคุณเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าทึบขนาดใหญ่ มุมจะรับแรงกดมหาศาล ลองเจาะแกนออกบริเวณทึบขนาดใหญ่ หรือใช้รูปแบบการเติมแบบรังผึ้งที่เริ่มจากชั้นแรกเพื่อลดแรงกดนี้
2. มุมแหลม 90 องศา: แรงเค้นภายในมักกระจุกตัวอยู่ที่มุมแหลมคม ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมรอยแตกจึงมักเริ่มต้นจากตรงนั้น การเพิ่มร่องเล็กๆ (ขอบมน) ให้กับมุมแหลมทั้งแนวตั้งและแนวนอน โดยเฉพาะบริเวณด้านล่างของชิ้นงาน จะช่วยกระจายแรงเค้นนี้ให้กระจายตัวไปในพื้นที่ที่กว้างขึ้น และอาจเป็นตัวกำหนดความแตกต่างระหว่างชิ้นงานที่แข็งแรงกับชิ้นงานที่แตกร้าว
3. ความไม่สนใจ การวางแนวการพิมพ์: FDM ชิ้นงานที่พิมพ์ออกมามีลักษณะแอนไอโซทรอปิก กล่าวคือ ชิ้นงานจะอ่อนตัวลงอย่างเห็นได้ชัดระหว่างชั้นต่างๆ มากกว่าระหว่างชั้น หากคุณออกแบบคลิปหรือตะขอที่อยู่ภายใต้แรงดัด และคุณพิมพ์ชิ้นงานโดยตั้งฉาก แรงดึงจะดึงส่วนที่อ่อนที่สุดของงานพิมพ์ของคุณโดยตรง นั่นคือเส้นชั้น คุณต้องวางชิ้นงานให้ชั้นต่างๆ ขนานกับแกนที่ยาวที่สุดของคุณลักษณะสำคัญใดๆ
4. ส่วนยื่นที่ไม่สมจริง: แม้ว่า ABS จะสามารถปิดช่องว่างได้ดีเนื่องจากมีความหนืดสูงกว่า แต่มันก็ยังคงเป็นพลาสติก ไม่ใช่เวทมนตร์ พื้นผิวใดๆ ที่มีมุมมากกว่า 45-50 องศาจากแนวตั้งจะต้องใช้วัสดุรองรับ การออกแบบชิ้นส่วนที่มีมุมลบมุมในตัว (มุม 45 องศา) แทนที่จะใช้ร่องบนพื้นผิวที่หันลงด้านล่าง มักจะช่วยลดความจำเป็นในการใช้วัสดุรองรับได้อย่างสิ้นเชิง
5. การลืมชดเชยการหดตัว: ABS จะหดตัวประมาณ 0.5% – 0.8% เมื่อเย็นตัวลง ฟังดูอาจจะดูไม่มากนัก แต่สำหรับชิ้นส่วนขนาด 200 มม. ถือว่ามีความคลาดเคลื่อนทางมิติมากถึง 1.6 มม.! หากคุณกำลังออกแบบชิ้นส่วนแบบ Press-Fit หรือส่วนประกอบที่ต้องเชื่อมต่อกับชิ้นส่วนอื่น คุณต้องคำนึงถึงเรื่องนี้ด้วย เรามักจะเพิ่มขนาดชิ้นส่วนขึ้น 1.007 เท่าในเครื่องตัดเพื่อชดเชยการหดตัวนี้และให้ได้ขนาดตามเป้าหมาย

คำตัดสินรอบชิงชนะเลิศ

แล้ว ABS สามารถใช้พิมพ์ 3 มิติได้ไหม คำตอบคือ... ใช่แต่มีเครื่องหมายดอกจันสำคัญคือ: หากและเฉพาะในกรณีที่คุณเต็มใจที่จะเคารพกระบวนการนี้

ABS ไม่ใช่วัสดุแบบ plug-and-play เหมือน PLA แต่เป็นพอลิเมอร์ระดับมืออาชีพที่ต้องการเวิร์กโฟลว์ระดับมืออาชีพ คุณต้องมีฮาร์ดแวร์ที่เหมาะสม (กล่องหุ้ม) และระบบควบคุมกระบวนการที่เหมาะสม (การจัดการความร้อน, เส้นใยแห้ง) และแนวคิดการออกแบบที่ถูกต้อง (DfAM)

แต่ผลตอบแทนนั้นมหาศาล คุณจะได้รับความสามารถในการสร้างชิ้นส่วนที่ใช้งานได้จริง ทนทาน และทนต่ออุณหภูมิ ซึ่งสามารถใช้เป็นส่วนประกอบสำเร็จรูป ต้นแบบที่ใช้งานได้จริง และเครื่องมือช่วยในการผลิต คุณจะได้ปลดล็อกพลังของการปรับผิวให้เรียบด้วยอะซิโตนเพื่อสร้างสรรค์ชิ้นส่วนที่มีผิวสัมผัสที่เหนือชั้น ฉีดขึ้นรูป.

มันเป็นวัสดุที่ท้าทาย แต่ก็คุ้มค่ากับความพยายามฝึกฝนจนเชี่ยวชาญ ในโรงงานของผม PLA ใช้สำหรับทำเครื่องประดับเล็กๆ น้อยๆ และการตรวจสอบความพอดี เมื่อเราต้องการผลิตชิ้นส่วนจริงที่ใช้งานได้จริง เราจะเปิดเครื่องพิมพ์ที่แนบมาและบรรจุ ABS ลงในม้วนพลาสติกแห้ง

อ้างอิง

• ตารางคุณสมบัติเส้นใย ข้อมูล: การรวบรวมข้อมูลจากหลายแหล่ง รวมถึง Ultimaker เอกสารข้อมูลวัสดุ. (น.) วัสดุ. อัลติเมเกอร์ https://ultimaker.com/materials/
• อัตราการหดตัวของ ABS: เคมีพิเศษ. (2023). พลาสติกอะคริโลไนไตรล์บิวทาไดอีนสไตรีน (ABS). https://omnexus.specialchem.com/selection-guide/acrylonitrile-butadiene-styrene-abs-plastic
• ลักษณะการดูดความชื้นของเส้นใย: MatterHackers. (nd). คู่มือเปรียบเทียบเส้นใย. https://www.matterhackers.com/filament-comparison-guide
• หลักการ DfAM: VDI 3405 ส่วนที่ 3: การออกแบบสำหรับ การผลิตแบบเติม. (2019). บริษัท Beuth Verlag GmbH https://www.beuth.de/en/standard/vdi-3405-blatt-3/310933480

ข้อจำกัดความรับผิดชอบ

ข้อมูลในหน้านี้มีวัตถุประสงค์เพื่อให้ข้อมูลเท่านั้น RM ไม่รับรองหรือรับประกันใดๆ ไม่ว่าโดยชัดแจ้งหรือโดยนัย เกี่ยวกับความถูกต้องหรือความครบถ้วนของข้อมูลนี้ สำหรับบริการของบุคคลที่สามใดๆ ที่ได้รับผ่าน RM เครือข่ายเป็นความรับผิดชอบของผู้ซื้อในการระบุและยืนยันพารามิเตอร์ประสิทธิภาพ ความคลาดเคลื่อน วัสดุและฝีมือในระหว่างกระบวนการเสนอราคา หากต้องการข้อมูลเพิ่มเติม โปรดอย่าลังเลที่จะo ติดต่อเรา.

RM: พันธมิตรด้านการผลิตที่แม่นยำของคุณ

RM เป็นผู้นำในอุตสาหกรรม โซลูชันการผลิตที่กำหนดเองด้วยประสบการณ์อันยาวนานกว่า 20 ปี เราได้กลายเป็นพันธมิตรที่เชื่อถือได้สำหรับลูกค้ากว่า 5,000 รายทั่วโลก เรามีความเชี่ยวชาญในบริการด้านการผลิตที่ครอบคลุม ซึ่งรวมถึงการผลิตชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำสูง เครื่องจักรซีเอ็นซี, การผลิตแผ่นโลหะ, พิมพ์ 3D, ฉีดขึ้นรูปและ ปั๊มโลหะ—เพื่อให้คุณได้รับความจริง ประสบการณ์แบบครบวงจร.

สิ่งอำนวยความสะดวกระดับโลกของเรามีอุปกรณ์ที่ทันสมัยกว่า 100 ชิ้น การตัดเฉือนแบบ 5 แกน ศูนย์และดำเนินงานโดยปฏิบัติตามมาตรฐาน ISO 9001:2015 อย่างเคร่งครัด ระบบบริหารคุณภาพเรามุ่งมั่นที่จะมอบโซลูชันที่ผสมผสานความเร็ว ประสิทธิภาพ และคุณภาพที่เป็นเลิศให้แก่ลูกค้าในกว่า 150 ประเทศ จาก สร้างต้นแบบอย่างรวดเร็ว ไปจนถึงการผลิตในปริมาณมาก เราสัญญาว่าจะส่งมอบสินค้าได้ภายใน 24 ชั่วโมง ช่วยให้คุณได้เปรียบทางการแข่งขันในตลาด การเลือก RM หมายถึงการเลือกพันธมิตรด้านการผลิตที่มีประสิทธิภาพ เชื่อถือได้ และเป็นมืออาชีพ

สำรวจความสามารถของเราในวันนี้โดยเยี่ยมชมเว็บไซต์ของเรา: www.rapmaf.com