Najmocniejszy, ale wymagający. Taki właśnie jest ABS – filament, który albo się kocha, albo nienawidzi. Domowi użytkownicy z pewnym wahaniem podchodzą do tego materiału, tłumacząc to brakiem komory w swojej drukarce. Czy rzeczywiście słusznie?

ABS to nie tylko system wspomagania hamowania czy obszar mięśni brzucha. :) Filament ABS to obok PLA i PET-G jeden z najpopularniejszych filamentów do drukarek 3D. Mimo swoich niewątpliwie wysokich wymagań i specyficznych warunków potrzebnych do druku ma wielu fanów. Nie można określić go mianem „bezobsługowego”, jednak po dobrym zapoznaniu się gwarantuje wysokiej jakości wydruki.

O materiale

ABS – terpolimer akrylonitrylo-butadieno-styrenowy – to materiał szeroko stosowany w wytwarzaniu wtryskowym. Najlepszym przykładem mogą być klocki LEGO, których produkcja nadal bazuje na tym polimerze. Charakteryzuje go wysoka wytrzymałość mechaniczna, w tym odporność na uderzenia, duża sztywność i wysokie temperatury użytkowania w porównaniu do PLA czy PET-G. Ma dość dobrą odporność chemiczną, choć rozpuszcza się np. w acetonie, co jest wykorzystywane w jego obróbce.

Z wad można przede wszystkim wymienić duży skurcz termiczny materiału. Właśnie dlatego zalecane jest tu wykorzystanie grzanej komory. Nieprzyjemny zapach przy przetwarzaniu także jest sporym minusem tego filamentu. ABS przy druku ma też stwierdzoną większą emisję nanocząsteczek niż PLA, a jego składniki są uznawane za toksyczne. Wskazuje się też często na średnią odporność na czynniki atmosferyczne – po dłuższej ekspozycji materiał żółknie i niezauważalnie degraduje, co może się objawić obniżeniem jego wytrzymałości mechanicznej.  Odporność termiczna gwarantuje jednak, że wydruk nie rozpłynie nam się w nagrzanym samochodzie (czego nie można powiedzieć o PLA).

Wydaje się więc, że materiał ma więcej wad niż zalet. Może jego wykorzystanie ma sens dla profesjonalnych użytkowników, a hobbyści muszą się zadowolić innymi materiałami typu PET-G?

Źródło: wykonanie własne

ABS bezkomorowy

Wielu producentów filamentu zadbało o to, by użytkownicy drukarek niewyposażonych w komory mogli cieszyć się korzyściami, jakie daje druk ABS-em. Poprzez domieszkowanie różnymi substancjami (w zależności od firmy) udało im się skutecznie zredukować duży skurcz przetwórczy. W taki sposób powstał ABS+ czy ABS 702. Rozwiązanie okazało się na tyle skuteczne, że korzystają z niego także posiadacze drukarek z komorami, gdyż druk jest znacznie łatwiejszy i mniej awaryjny.

Właściwości filamentu ABS

Poniższe wartości mają charakter orientacyjny, ale odpowiadają danym podawanych w literaturze i przez producentów. Należy pamiętać, że tworzywa sztuczne są opisywane przez bardzo wiele parametrów. Poniżej widnieje jedynie ich ułamek.

Temperatura mięknięcia (zeszklenia): 95-100°C
Gęstość: 1,03-1,05 g/cm^3
Granica plastyczności: 30-40 MPa
Moduł Younga: 1600 – 1800 MPa
Wydłużenie przy zerwaniu:  4,8-7%
Skurcz przetwórczy: 0,4-0,7%

Jeżeli spojrzeć na właściwości filamentu PLA opisane w artykule można pomyśleć: zaraz, wychodzi na to, że to PLA ma większą wytrzymałość! Właściwie jest to prawdą – jeżeli mowa o jednorazowej próbie niszczącej. ABS ma większą wytrzymałość na uderzenia a także cykliczne obciążanie (tzw. wytrzymałość zmęczeniowa), stąd mimo gorszych danych liczbowych lepiej sobie radzi jako element mechaniczny.

Zastosowania

Ze względu na swoją znaczną wytrzymałość mechaniczną i termiczną, a także dużą sztywność, która rozróżnia ten materiał od PET-G (które także należy to wytrzymałych mechanicznie materiałów), ABS wykorzystuje się w drukowaniu wszelkich elementów, które mają pracować pod obciążeniem – np. elementów drukarki 3D. Ma dużą odporność zmęczeniową, co oznacza, że może w pewnym stopniu znosić pracę cykliczną. Jego odporność temperaturowa (70-80 stopni Celsjusza) rozszerza zaś możliwości jego aplikacji także w nagrzanym środowisku, np. wnętrzu samochodu. Stosuje się go także do produkcji mniej wymagających części maszyn. Ze względu na możliwość wygładzania w oparach acetonu niektórzy stosują ten materiał także w aplikacjach artystycznych.

Jak drukować?

Ekstruzja

Zalecana temperatura dyszy: 220-240 stopni Celsjusza.
Pamiętajmy, żeby dobierając temperaturę druku, nie przekraczać 250 stopni, jeżeli w naszym ekstruderze znajduje się teflon – jego temperatura długotrwałego stosowania oscyluje w okolicach 260 stopni.

zalecana temperatura stołu: 80-100 stopni Celsjusza
Przez wysoki skurcz materiału konieczne jest zadbanie, by wydruk szybko się nie ochładzał w dolnych partiach – może to spowodować podwinięcie lub oderwanie wydruku od powierzchni stołu.

Komora
Jak wspomniano wcześniej, ABS to materiał głównie przeznaczony do drukarek 3D wyposażonych w podgrzewaną komorę. Jej zadaniem jest zapewnienie stałej temperatury, w której przebywa nasz wydruk (powinno to być 60-70 stopni, jednak najważniejsze, żeby była to temperatura wyższa niż otoczenia) i izolacji od ruchów powietrza i nagłego powiewu zimna (np. z otwartego nieopodal okna).
Przed drukiem komorę należy rozgrzać (nastąpi to nieco później niż osiągnięcie wymaganej temperatury przez stół), w przypadku drukarek o dużym polu roboczym dobrze jest po rozgrzaniu całej drukarki skontrolować wypoziomowanie stołu.

W warunkach domowych możemy wykonać komorę prowizoryczną – na początek nada się karton i koc termiczny, można też zaadaptować stoliki z Ikei – ważne tylko, aby zachować zasady bezpieczeństwa (głowica drukarki jest gorąca) i zadbać, by komora nie blokowała ruchów roboczych drukarki.

Źródło: wykonanie własne

Brak komory
ABS-y bezkomorowe charakteryzują się mniejszym skurczem i lepiej znoszą mniej stabilne warunki temperaturowe – poniżej przedstawiamy zdjęcie próbek o dość dużej powierzchni wykonanych z ABS 702 (tu w odcieniu Natural), które wydrukowały się z powodzeniem bez komory i nie uległy podwinięciu.

Źródło: wykonanie własne

Kluczowe w tym wypadku jest zapewnienie wysokiej temperatury stołu (100-110 stopni) i dobrych warunków adhezyjnych. 

Niestety nawet ABS o pomniejszonym skurczu podwinie się bez komory przy wydrukach o dużym stopniu wypełnienia i dużej powierzchni – skurcz rośnie przy większej objętości materiału.

Adhezja
Stół rozgrzany powyżej 60 stopni sprawia, że spreje czy szereg innych znanych sposobów na adhezję nie będą pracowały zgodnie z założeniami. Potrzebne są tutaj środki dedykowane do wyższych temperatur – C-stick lub Dimafix. Środki te aplikujemy na zimny stół i dopiero wtedy zaczynamy go nagrzewać. Niektórzy drukarze stosują tzw. sok z ABS – czyli rozpuszczony w acetonie ABS.

Powinniśmy też wybrać druk ze strukturą pomocniczą – brimem lub raftem – które zabezpieczą nieco rogi wydruku przed podwinięciem.

Chłodzenie

Filament ABS drukuje się zwykle z wyłączonym chłodzeniem – szczególnie bez komory. Nagłe wychłodzenie materiału skutkuje tylko większym skurczem materiału i w konsekwencji pękaniem wydruku. Istnieją jednak geometrie (i materiały), które przy druku w komorze mogą potrzebować delikatnego chłodzenia (rzędu 30% mocy wentylatora).

Co ciekawe: jeśli wydruk ma bardzo zmienną objętość w osi Z może się okazać, że miejsca o większej objętości mają większy skurcz niż reszta wydruku. Może objawiać się to w postaci pęknięcia lub uskoku w wydruku. Należy wtedy włączyć nieduże chłodzenie w tych miejscach lub zmniejszyć ich wypełnienie względem reszty wydruku (żeby objętość materiału zmalała).

Przechowywanie

Filament ABS najlepiej przechowywać w suchym miejscu. Nie jest też odporny na promieniowanie UV, w związku z tym wskazane jest zaciemnione miejsce. Dobrze jest zabezpieczyć materiał przed zakurzeniem – trzymanie w pudełku od producenta i w folii wystarczy.

Post-processing

ABS jest materiałem bardzo wygodnym w obróbce – dzięki większej wytrzymałości temperaturowej lepiej znosi obróbkę skrawaniem, gdzie przy dużych prędkościach obróbczych może dojść do miejscowego rozgrzania i przypalenia materiału. Nadaje się też dobrze do klejenia – jako że ABS to tworzywo często wykorzystywane w przemyśle, istnieje wiele profesjonalnych klejów przeznaczonych do tego materiału.

Popularnym zabiegiem obróbczym, który wyróżnia ABS wśród innych materiałów do druku, jest wygładzanie w oparach acetonu – ABS jest rozpuszczalny w tej substancji. Efektem jest gładka w dotyku, lekko błyszcząca powierzchnia. Taki zabieg jest czysto estetyczny – wydruki tracą dokładność wymiarową. Zanim podejdziecie do tematu wygładzania w oparach acetonu, dobrze przygotujcie stanowisko – opary acetonu są łatwopalne, dlatego też wykonywanie takiego zabiegu w warunkach domowych jest niezwykle niebezpieczne. Skutki niewłaściwego procesu wygładzania acetonem można zobaczyć tutaj.

Źródło: wykonanie własne

Co może pójść nie tak? 

1. Największą zmorą przy druku ABS-em jest podwijanie się wydruku i odklejanie od stołu – należy zadbać o wysoką temperaturę stołu i polepszenie przyczepności wydruku przez zastosowanie odpowiednich preparatów i brimu/raftu. Warto też dokładniej skalibrować poziom stołu – wysokie temperatury wpływają na rozszerzalność cieplną komponentów drukarki.
2. Pękanie wydruku świadczy o przechłodzeniu materiału – dobrze jest upewnić się, czy jest wyłączone chłodzenie i zabezpieczyć maszynę przed chłodnymi prądami powietrznymi. Można też spróbować podwyższyć temperaturę druku.
3. Uskok wydruku – średnica drukowanej tulejki nagle się zmniejszyła. Przyczyną może być nagła zmiana parametrów skurczu, a w konsekwencji duża zmiana objętości materiału lub temperatury druku. Należy operować parametrami tak, aby skurcz się wyrównał – zmienić poziom wypełnienia, włączyć delikatne chłodzenie na cieńszych partiach modelu. Można też spróbować zmniejszyć prędkość druku w tamtych miejscach – materiał zdąży się wtedy bardziej wychłodzić.
4. Nadtopienie lub nawet przypalenie krawędzi wydruku – trzeba wtedy obniżyć temperaturę lub włączyć minimalne chłodzenie.
5. Nieprzyjemny zapach – dużo się słyszy o tym, że ABS wydziela nieprzyjemny zapach przy druku. Zależy to od marki –ABS-y przeznaczone do druku bez komory raczej nie powinny wydzielać intensywnych zapachów. Prawdą jest jednak, że emisyjność ABS-u podczas druku jest większa niż PLA i może być szkodliwa przy dłuższym kontakcie.

ABS jest bez wątpienia najtrudniejszym z podstawowych materiałów do druku, niesie ze sobą jednak wiele korzyści. Warto dobrać typ łatwiejszy w druku i uzbroić się w trochę cierpliwości. Efekty będą tego warte! 
Jak wyglądają Wasze doświadczenia z tym filamentem? Czy próbowaliście drukować coś z tego materiału, czy jeszcze nie? Czekamy na Wasze głosy w tej sprawie!

Zachęcamy do odwiedzenia naszych profili na Facebooku i Instagramie – tam pokazujemy nasze wydruki, również te z ABS-u :)

Icons made by Creaticca Creative Agency from www.flaticon.com