FFF 3D 打印的關(guān)鍵材料之一——ABS

ABS材料,，也稱丙烯腈丁二烯苯乙烯,，是一種熱塑性聚合物,，在工業(yè)應(yīng)用中非常常見,。它因其在低溫下的高抗沖擊性和制造輕質(zhì)部件而聞名,。除此之外,，ABS 塑料在3D 打印市場也很受歡迎,，它與 PLA 一樣是該領(lǐng)域使用最廣泛的材料之一。它最常出現(xiàn)在 FFF 3D 打印中,，此外它也可以以樹脂原料的形式在在大桶光聚合方法中使用,。

本期文章主要以常用的 ABS 長絲為例，對 ABS材料的生產(chǎn)流程,、特性,、3D 打印工藝、應(yīng)用,、主要制造商和價格分別進行了介紹,，具體內(nèi)容如下：

ABS的生產(chǎn)及特性

ABS 是最早用于工業(yè)3D 打印機的塑料之一，開發(fā)于 1990 年左右,。這種熱塑性聚合物被稱為“三元共聚物”,，定義為由三種不同單體合成的聚合物。在這種情況下,，它通常是通過丙烯腈,、苯乙烯和聚丁二烯三者聚合而成的，其中包括 20% 的丙烯腈,、25% 的丁二烯和55% 的苯乙烯,，因此得名 ABS。此外,，操縱這些比例可以改變ABS 的特性,。例如，苯乙烯是賦予 ABS 剛性和亮度的成分,，而丁二烯則賦予其抗沖擊性和低溫性能,。

△ABS 由于其特性而成為工業(yè)上流行的塑料（圖片來源：Adreco Plastics）

需要記住的重要一點是，ABS 是由石油制成的,，而 PLA 是由玉米淀粉等更環(huán)保的材料制成的,，這常常使其成為行業(yè)可持續(xù)性問題的主題。然而，關(guān)于PLA材料的可持續(xù)性還有所爭議,，因為雖然 PLA 在技術(shù)上是可生物降解的,，但實際上其降解條件十分苛刻，從而引發(fā)了人們對它是否真正環(huán)保的質(zhì)疑,。

在性能方面,，ABS材料具有良好的剛性，高抗沖擊性,，同時質(zhì)地輕巧,，價格實惠。事實上,，由于這些優(yōu)良特性,，ABS和PLA多年來一直是 FDM 3D打印市場上的廣受歡迎的材料。此外,，ABS不僅耐沖擊,，而且耐化學(xué)和耐熱，這促進它在更多工業(yè)應(yīng)用中地進一步應(yīng)用,。

3D 打印與 ABS

但究竟如何才能使用 ABS 進行打印呢,？雖然它有燈絲和樹脂兩種形式，但由于 ABS 在 FFF 3D 打印市場中最常用,，所以他將是我們將在這里關(guān)注的重點,。它以直徑為 1.75 毫米或 2.85 毫米的細絲形式提供，并有多種顏色可供選擇,。雖然 ABS 比 PLA 更難打印,，但由于其耐沖擊和耐高溫（-20°C 至 80°C），ABS 仍然是非常受 3D 打印專業(yè)人士青睞的材料,。ABS材料是不透明的,，具有光滑和啞光的表面，可以用丙酮處理使其發(fā)亮,。

ABS 的熔化溫度約為 200°C,，因此建議擠出溫度在 230 至 260°C 之間。此外,，必須使用加熱打印床（80 到 130°C 之間）,。這是因為它是一種與空氣接觸會收縮的塑料，因此如果它不在加熱的打印床上,，它很容易收縮（或翹曲）并從印版上脫落,。對于大型零件，甚至建議使用特殊的粘合劑,，如 Kapton 或粘合漆,。最后,，建議使用具有封閉外殼的3D打印機，原因有二：其一是為了用戶的安全,，因為ABS塑料會釋放出對用戶有危險的微粒,，同時也因為在使用ABS時，溫度控制是至關(guān)重要的,。其二是為了成功地打印,，特別是避免翹曲、開裂和分層（層的分離）的問題,，擁有該加熱室將有助于保持溫度恒定,。

△需要加熱構(gòu)建板以避免翹曲

此外，雖然它比 PLA（和 PETG,，另一種流行的長絲）等材料更難打印,，但 ABS 仍然比其他技術(shù)和廉價的熱塑性塑料更容易打印。然而,，如前所述,，腔室,、床甚至整個房間的溫度控制對于避免打印失敗至關(guān)重要,。還要記住，ABS 是一種必須保持干燥的材料,，因為它會吸收空氣中的水分,，這會使打印變得更加困難。

在打印支撐方面,，ABS 很容易與HIPS 一起打印,，HIPS 是一種具有相同托盤和擠出溫度的材料。這種材料很快溶解在 D-檸檬烯中,，這是一種由檸檬中的化合物制成的溶劑,。但是，如果它是用不可溶的支撐材料打印的,，則有必要將其移除,，并且可以使用切割等方法來完成，類似于其他燈絲,。

實際上,，使用這種熱塑性聚合物進行打印時，總體上只需要很少的后處理,，這是一個關(guān)鍵優(yōu)勢,，可以在復(fù)雜零件的生產(chǎn)中節(jié)省時間。但是,，對于那些對 ABS 感興趣的人,，我們可以使用多種后處理選項,。除了已經(jīng)提到的支撐移除之外，由于其更啞光的飾面,，它還可以上漆,。與其他材料相比，它也很容易加工,，例如,，由于其耐用性，它可以打磨,，也可以使用機械加工,。最后，一種常見的 ABS 后處理方法是用丙酮蒸汽進行平滑處理,，以獲得光面效果,。

ABS 的 3D 打印應(yīng)用

正如我們所提到的，ABS 的主要吸引力之一是它是一種更具技術(shù)性的材料,。因此,，它的應(yīng)用也往往更工業(yè)化。例如,，它在聚合物注射成型中很受歡迎,。此外，當我們談到一般用途時,，它可以在家用電器領(lǐng)域找到,，也可以在船體、裝飾件,、玩具和著名的樂高積木中找到,。

在增材制造方面，其他一些常見用途是原型制作,、齒輪甚至工具,，因為它比其他一些常見的 3D打印聚合物絲更能抵抗物理應(yīng)力。此外,，除了耐化學(xué)性和耐熱性之外,，它的電絕緣性能也使它對那些希望制造電氣元件外殼以及儀表板或保險杠等汽車零件的人具有吸引力。它也非常適合戶外應(yīng)用,，因為它不會在陽光下或隨著時間的推移而變形,。

△樂高積木是使用 ABS 制作的眾多產(chǎn)品之一

主要廠家及價格

作為最受歡迎的3D打印線材之一，可以肯定地說,，目前許多主要的3D打印材料制造商都提供ABS線材,。其中主要有知名供應(yīng)商Stratasys、中國Esun以及UltiMaker,、FormFutura,、Innofil3D等,。此外，ABS有多種顏色可供選擇,，價格從15美元到50美元不等,，具體取決于品牌以及燈絲本身的特性。

要注意的是,，有的復(fù)合絲在ABS中加入了添加劑：例如,，基于碳纖維或芳綸纖維的ABS材料，也可以稱之為Kevlar,。這些復(fù)合纖維減少了ABS的翹曲現(xiàn)象,，因此提供了更大的精度。另一方面,，碳纖維則加強了材料的初始機械性能,。這些技術(shù)含量更高的材料通常更加昂貴，而且需要匹配不同的打印參數(shù),。