Tulostusmateriaalit – PLA ja ABS

Tulossa on muutama artikkeli, joissa vertailen tulostusmuoveja ja niiden ominaisuuksia. Tiedot perustuvat omiin kokemuksiin ja havaintoihin, joten toivottavasti näistä on apua jollekulle. Aloitetaan tavallisimmista: PLA ja ABS.

Polyaktidi eli PLA

on uusiutuvista raaka-aineista valmistettu biohajoava termoplastinen alifaattinen polyesteri. Sen raaka-aineena voidaan käyttää esimerkiksi maissitärkkelystä tai sokeriruokoa (Wikipedia). PLA on yleisin 3D-tulostuksessa käytettävä materiaali. Se on halpaa ja sitä löytyy helposti monissa eri väreissä. PLA-tulostuslangan hinta vaihtelee merkistä riippuen 15 – 30€/kg. (Joko luit suuren hintavertailumme?)

PLA:lla tulostaminen

PLA:n suosiota selittää halvan hinnan lisäksi se, että sitä on helppo tulostaa. PLA ei vaadi kovinkaan suurta lämpötilaa, suuttimen lämpötilaksi riittää 190-220°C. Tulostusalustankaan ei välttämättä tarvitse olla lämmitettävä. Itse olen saanut tulosteen pysymään paremmin paikoillaan tulostamalla 60°C lasille mihin olen suihkuttanut hiuslakkaa. Oikeastaan ainoa vaatimus hyvälle PLA-tulosteelle on se, että tulostusta jäähdytetään. Jäähdyttäminen tapahtuu ohjaamalla jäähdyttävä ilmavirta tulostuspäätä kohti, jolloin juuri tulostettu lanka jäähtyy ja jähmettyy paikoilleen. Tulostaminen onnistuu ilman jäähdytintäkin, mutta se parantaa tulostulaatua huomattavasti.

Tein testitulostuksen kohtuullisen yksinkertaisesta gekko-avaimenperästä, jonka 3D-malli löytyy Thingiversestä.

  • Suuttimen lämpötila 195C
  • Alustan lämpötila 65C
  • Kerrospaksuus 0,15mm
  • Tulostusnopeus 65 mm/s
  • Täyttöprosentti 30%
  • Tulostusaika 34 min
  • Tulosteen paino n. 4g - kilon lankarullasta gekkoja syntyisi yli 200 kpl

Yllä kuvia valmiista tulosteesta. Tulostus vaikuttaa ihan kohtuullisen onnistuneelta vaikka joitakin pieniä epätasaisuuksia on näkyvissä etenkin kuonon alapuolella. Kappale jää hieman mattamaiseksi, mikä on ihan normaalia PLA:lla tulostettaessa.

Jälkikäsittely

Mikäli PLA:lla tulostetusta mallista haluaa sileän ja yhtenäisen värisen vaatii se paljon hiontaa ja maalausta. Hiomalla saa poistettua mallista suurimmat epätasaisuudet ja tulostuskerrosten välistä kuviointia pienemmäksi, mutta vaikeaa se on hävittää kokonaan. Tätä mallia hion aluksi dremelillä suurpiirteisesti ja viimeistelin käsin hiomalla. Käytin hiomiseen 120, 240, 320 karkeuksisia hiomapapereita, vieläkin hienompaa hiomapaperia olisi saanut olla. 3D-tulostetta ei kuitenkaan voi äärettömästi hioa, sillä kappaleet eivät yleensä, kuten ei tämäkään malli, ole umpinaisia vaan pinnan voi hioa puhki. Hiomalla kappaleesta tuli samea ja paikoin harmahtava. Yritin kiillottaa tulostetta dremelillä huopalaikalla, mutta ei siitä hirveästi ollut apua. Halusin kuitenkin tasaisen värin, joten maalasin tulosteen mustalla spraymaalilla. Yhteensä mallin jälkikäsittely vei noin pari tuntia, joten viimeistely on kohtuullisen hidasta.

Lopputulos yhden maalikerroksen jälkeen näyttää tältä:

Suurimmat epätasaisuudet on saatu hiottua pois ja kappale tuntuu kauttaaltaan sileältä. Maalikerroksen läpi on paikoittain näkyvissä tulostuskerrosten väliset rajat, joten täysin tyytyväinen lopputulokseen ei voi olla.

PLA:n plussat

  • Edullinen
  • Monipuolinen värivalikoima
  • Helppo tulostaa
  • Biopohjainen

PLA:n miinukset

  • Ei kestä suuria lämpötiloja
  • Lopputulos mattamainen
  • Viimeistely vaatii aikaa

Akryylinitriilibutadieenistyreeni eli ABS

Eli ((C8H8· C4H6·C3H3N)x) on kestävä muovilaatu. Se on jäykkää mutta kevyttä, ja hinnaltaan varsin edullista (Wikipedia). ABS on toinen yleisesti 3D-tulostuksessa käytetty muovi. Siitä on valmistettu mm. LEGO-palikat, joten jokaisella lienee kokemusta siitä miten lujaa materiaalia se on. ABS-tulostuslanka on PLA:n tavoin halpaa (15-30 €/kg) ja sitä on helposti saatavilla monissa eri väreissä.

ABS:llä tulostaminen

ABS kestää PLA:ta paremmin lämpöä, joten myös tulostaminen on hieman hankalampaa. Useimmilla 3D-tulostimilla kuitenkin suuttimen lämpötila yltää tarvittavaan 220-250°C lämpötilaan. Tulostusalustan lämpötila täytyy nostaa lähelle 100°C. Joissakin tulostimissa ei ole lämmitettävää tulostusalustaa tai suuttimen maksimilämpötila on rajoitettu 240°C, joten sellaisilla tulostimilla ABS tulostaminen on haastavaa, jopa mahdotonta. Toinen lämpötilaan liittyvä haaste on se että ABS:llä tulostettaessa tulostuksen ympärillä on oltava riittävä lämpötila, jotta päällekkäiset kerrokset tarttuisivat toisiinsa, eli käytännössä ABS:llä tulostaminen onnistuu parhaiten suljetussa tulostuskotelossa.

Sain hiljattain nikkaroitua omalle tulostimelleni kotelon, joten ABS:n tulostus on ollut mahdollista vasta vähän aikaa, eikä minulla vielä ole tästä materiaalista paljoakaan kokemusta.

ABS:stä tein samanlaisen testitulosteen.

  • Suuttimen lämpötila 220C
  • Alustan lämpötila 110C
  • Kerrospaksuus 0,15mm
  • Tulostusnopeus 65 mm/s
  • Täyttöprosentti 30%
  • Tulostusaika 34 min

Yllä kuvia valmiista tulosteesta. ABS-tuloste ei juuri eroa PLA-tulosteesta laadullisesti, kaikki kerrokset tarttuivat toisiinsa hyvin eikä mitään suurempia epätasaisuuksia näy. Tulosteen pinta on kuitenkin huomattavasti kiiltävämpi, kuin PLA:n mattapinta.

Jälkikäsittely – Asetonihöyrytys

Yksi ABS:n etu on sen viimeistelyn helppous. Mikäli haluaa tulosteen pinnasta sileän ja kiiltävän onnistuu se helposti asetonin avulla. Asetonia käytetään mm. liuottimena ja maalien ohenteena, joten sen kanssa toimiessa kannattaa olla varovainen. Asetoni höyrystyy helposti ja tässä viimeistelymenetelmässä käytetäänkin hyväksi asetonihöyryä. Asetonihöyry sulattaa tulosteen pintaa ja jähmettyessään valmis kappale on kova ja sileä.

Asetonihöyrytystä varten täytyy poistaa tuennat ja terävimmät epätasaisuudet hiomalla. Tämä tuloste oli sen verran yksinkertainen ja hyvin onnistunut, että en tehnyt sille mitään ennen höyryllä käsittelyä. Itse asiassa tämä oli itselleni ensimmäinen kerta, kun tätä menetelmää kokeilin.

Imeytin asetonia talouspaperiin ja asetin paperin tiiviisti suljettavan muoviastian pohjalle. Asetin tulostetun liskon rautalangan varaan astiaan siten että se ei kosketa astian reunoja. Annoin liskon olla astiassa 2-3 tuntia, jonka jälkeen nostin sen pois astiasta. Jo tässä vaiheessa tulostus näytti todella sileältä ja kiiltävältä, mutta joitakin pieniä epätasaisuuksia oli vielä havaittavissa, ja tuloste näytti märältä. Nostin sen rautalangan varassa kuivumaan yön ajaksi.

Asetonilla käsitelty kappale näyttää tältä

Pinta on todella sileä ja kiiltävä, mutta silti niin kova ettei siihen saa kynnellä jälkeä. Tulostuskerrosten välistä kuviointia ei ole ollenkaan näkyvissä ja muutenkaan kappaletta ei tunnista 3D-tulostetuksi muualta kuin pohjasta näkyvästä kuvioinnista. Tämän menetelmän huonona puolena on se, että käsittely hävittää pienimpiä yksityiskohtia. Tässäkin tulostuksessa liskon silmien ääriviivat ovat hävinneet.

ABS:n plussat

  • Edullinen
  • Kestävä materiaali
  • Jälkikäsittely

ABS:n miinukset

  • Tulostaminen haastavaa
  • Vaatii suljetun tulostuskaapin
  • Vaatii lämmitettävän tulostusalustan

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *