Tout ce que vous devez savoir sur le filament ABS et l'impression 3D

Aperçu

Les plastiques techniques font référence aux thermoplastiques industriels utilisés comme composants ou boîtiers dans diverses applications. Ils présentent des propriétés mécaniques supérieures telles qu'une résistance élevée, une résistance aux chocs, une résistance à la chaleur, une dureté et une résistance au vieillissement. Le plastique ABS est actuellement l'un des matériaux d'impression 3D les plus largement adoptés pour les plastiques techniques et est devenu l'un des matériaux de choix pour la technologie FDM en raison de ses performances exceptionnelles et de son faible coût. À l'heure actuelle, le filament ABS , extrudé à partir de particules de résine ABS, est couramment utilisé et ses applications couvrent presque tous les produits quotidiens, les fournitures d'ingénierie et les pièces mécaniques telles que les boîtiers électroniques, les composants automobiles et les appareils électroménagers. Dans cet article, nous explorerons le matériau ABS, notamment ses propriétés, son imprimabilité et ses diverses applications en impression 3D ou en fabrication additive.

Qu'est-ce que l'ABS et le filament ABS ?

L'ABS, développé vers 1990, a été l'un des premiers plastiques utilisés dans les imprimantes 3D industrielles et également le premier matériau utilisé dans la technologie de modélisation par dépôt fondu. Le plastique ABS est un terpolymère synthétisé à partir de trois monomères d'acrylonitrile (A), de butadiène (B) et de styrène (S). C'est un polymère thermoplastique très courant dans l'industrie. Parmi eux, l'acrylonitrile représente 15 % à 35 %, le butadiène représente 5 % à 30 %, le styrène représente 40 % à 60 %. Le rapport le plus courant de la méthode d'émulsion ABS est A:B:S=22:17:61, la proportion de B dans la méthode d'ontologie est souvent inférieure, environ 13 %. L'ABS a des propriétés communes aux trois composants, et leur contenu relatif peut être modifié arbitrairement pour modifier les propriétés du matériau ABS.

L'acrylonitrile (A) est l'un des constituants du plastique ABS. Les acrylonitriles contribuent à la dureté, à la rigidité et à la résistance à la fatigue, tout en augmentant la température de déflexion thermique. Ils offrent également une résistance chimique et un brillant de surface.

Le butadiène (B) contribue à la ductilité et à la résistance aux chocs de l'ABS, en particulier à basse température. Cependant, une teneur excessive en butadiène diminue la dureté, le brillant et la fluidité à l'état fondu de la résine.

Le styrène (S) est un monomère important utilisé dans la production de plastiques, de résines échangeuses d'ions et de caoutchoucs synthétiques. Dans l'ABS, le styrène confère les caractéristiques de traitement à l'état fondu des thermoplastiques ainsi que des propriétés électriques améliorées. Il donne également à l’ABS une surface brillante et imperméable.

Par conséquent, le matériau ABS est un type de matériau présentant de la ténacité, de la dureté et de la rigidité, avec des matières premières facilement disponibles, des propriétés bien équilibrées, un faible coût et de larges applications. Il a été largement utilisé dans des industries telles que les machines, l’électricité et l’électronique, le textile, l’automobile, l’aérospatiale, la construction navale ainsi que le génie chimique.

Le filament ABS est un type courant de filament d'imprimante 3D fabriqué à partir de plastique acrylonitrile butadiène styrène (ABS). Pour faciliter l'impression 3D, les fabricants ajoutent d'autres matériaux pour modifier leurs propriétés. Par exemple, SUNLU propose un filament ABS simple pour les utilisateurs d'impression 3D sans imprimante 3D à chambre chauffée.

Propriétés du matériau ABS

La polyvalence des propriétés du plastique ABS a largement contribué à sa popularité dans plusieurs secteurs industriels. Des touches de clavier d'ordinateur aux briques Lego, les produits en ABS se retrouvent dans de nombreux environnements domestiques, commerciaux et professionnels à travers le monde.

1. Résistance aux chocs : le plastique ABS est réputé pour sa résistance supérieure aux chocs. L'ABS contient un copolymère de caoutchouc butadiène-styrène comme modificateur élastomère, capable d'absorber l'énergie d'impact et de dissiper les contraintes causées par les mouvements de la chaîne moléculaire. Même à basse température, le plastique ABS conserve une résistance aux chocs substantielle, étant très résistant sans risque de se fissurer ou de se casser. Cela facilite l'utilisation intensive du plastique ABS dans les applications nécessitant de résister à des charges d'impact, telles que les pare-chocs automobiles et les casques de sécurité.
2. Résistance et rigidité : L'ABS présente une résistance et une rigidité élevées, en raison de la structure chimique du copolymère butadiène-styrène dans sa matrice. La structure est interconnectée par des forces intermoléculaires robustes, qui renforcent le matériau. La résistance de la résine ABS peut être ajustée en adaptant le rapport copolymère à différentes applications. Le plastique ABS démontre une rigidité élevée et appartient à la classe des plastiques techniques avec une dureté et une résistance moyennes. Sa rigidité peut être ajustée en modifiant la teneur et le type de butadiène ainsi que la quantité d'inhibiteur de polymérisation. Cela permet la production de pièces avec une excellente stabilité de forme qui résistent à la déformation et au gauchissement.
3. Résistance à la chaleur : le plastique ABS a une bonne résistance à la chaleur, est plus résistant à la chaleur que les autres thermoplastiques de sa catégorie de poids et peut résister à plusieurs cycles de chauffage/refroidissement, ce qui en fait un plastique entièrement recyclable. La température de déflexion thermique de l'ABS est de 70 à 80 °C et le produit peut être augmenté d'environ 10 °C avec l'ajout de PC pour produire de l'ABS+. L'ABS peut toujours fonctionner correctement à -20 °C, peut être utilisé dans une plage de température de -20 à 80 °C pour la majorité des applications et peut conserver ses propriétés physiques et mécaniques à des températures relativement élevées.
4. Résistance chimique : le plastique ABS présente une large compatibilité chimique et une résistance à un large éventail de produits chimiques inorganiques et organiques courants. Il n'est pas affecté par l'eau, les sels inorganiques, les alcalis et divers acides, et peut résister à une certaine gamme de produits chimiques, tout en conservant sa stabilité et ses performances. Par conséquent, les plastiques ABS sont largement utilisés dans les industries chimiques, les équipements de laboratoire et les systèmes de tuyauterie où une résistance chimique est requise.
5. Isolation électrique : le plastique ABS est un bon matériau isolant électrique qui peut empêcher efficacement la circulation du courant électrique. Et il démontre des propriétés électriques stables sur une large plage de températures, de niveaux d'humidité et de fréquences, permettant une utilisation dans divers environnements d'exploitation. Cela rend l'ABS largement utilisé dans les pièces isolantes des équipements électroniques et électriques, telles que les prises, les interrupteurs et les coussinets isolants.
6. Usinabilité : l'ABS présente une excellente aptitude au traitement par fusion, une excellente thermoformabilité et une excellente productivité, se prêtant facilement à la fabrication de pièces dans une large gamme de géométries et de tailles. Il peut être transformé en pièces complexes par moulage par injection, extrudé en tuyaux et profilés, et thermoformé en films et conteneurs par moulage par soufflage. Cette usinabilité fait de l’ABS l’un des matériaux de choix des fabricants pour répondre aux diverses exigences de conception.
7. Recyclable et réutilisable : en tant que thermoplastique, l'ABS peut être fondu et remodelé à plusieurs reprises sans dégradation. Son matériau peut être recyclé par des processus de refusion et de reformage pour produire une résine ABS recyclée ayant des propriétés comparables à celles du matériau vierge. Taux d'utilisation élevé, plus respectueux de l'environnement. La recyclabilité de l'ABS permet de minimiser les déchets et l'impact environnemental, et permet de réaliser des économies grâce à l'utilisation de matériaux recyclés.

En plus des caractéristiques ci-dessus, il convient de noter que le plastique ABS présente également certaines limites :

1. Limitation de la résistance aux intempéries : Bien que le plastique ABS démontre une résistance aux intempéries, une exposition prolongée à des températures élevées et aux rayons ultraviolets peut provoquer une décoloration, une détérioration de la surface ou une perte de propriétés physiques au fil du temps. Dans ce cas, la résistance aux intempéries de l’ABS peut être améliorée grâce à l’utilisation de stabilisants et de revêtements protecteurs.
2. Protection de l'environnement : le plastique ABS produit des composés nocifs tels que le monoxyde de carbone (CO), le dioxyde de carbone et le cyanure d'hydrogène lors de la combustion. Lors de la combustion, la résine ABS libère de grandes quantités de gaz toxiques tels que le CO et le styrène, ce qui présente des risques pour la santé et l'environnement. Pour les applications où l'inflammabilité est un problème, des retardateurs de flamme ou des polymères intrinsèquement ignifuges sont généralement requis comme alternatives à la résine ABS. Bien que l'ABS démontre des propriétés utiles, sa combustibilité et son dégagement de fumées toxiques lors de sa combustion limitent les applications sans utilisation de retardateurs de flamme ou d'autres plastiques résistants au feu.

En résumé, le plastique ABS possède une variété de propriétés qui le rendent largement utilisé dans de nombreux domaines industriels et grand public. Cependant, lors de la conception et de l'utilisation de produits ABS, il est nécessaire de prendre en compte les limites de sa résistance aux intempéries et de sa combustion, et de prendre les mesures d'amélioration correspondantes en fonction des besoins spécifiques.

ABS vs PLA dans l'impression 3D

Le plastique ABS est l'un des principaux matériaux pour l'impression 3D, et c'est également le matériau le plus stable parmi les matériaux d'impression 3D . La raison pour laquelle il peut devenir un consommable pour l’impression 3D est déterminée par ses caractéristiques. En tant que matériaux d'impression 3D couramment utilisés, le PLA et l'ABS présentent de grandes différences en termes de propriétés thermiques, mécaniques et chimiques, tandis que le PLA est un polymère biodégradable, l'ABS est à base de pétrole mais recyclable. Les deux démontrent le respect de l’environnement grâce à la recyclabilité et à l’utilisation de ressources renouvelables. Bien qu’il soit plus difficile à imprimer que le PLA, le plastique ABS reste populaire pour l’impression 3D en raison de son excellente résistance aux chocs.

Quelle est la différence entre l'ABS et le PLA en impression 3D ?

En prenant l'ABS et le PLA de SUNLU comme références, les deux matériaux sont des thermoplastiques, et les polymères peuvent être ramollis par chauffage avant refroidissement et durcissement, ce qui est leur similitude, mais il existe également de grandes différences. En termes de matières premières, le PLA est fabriqué à partir de sources organiques comme le maïs ou la canne à sucre, tandis que l'ABS, comme la plupart des plastiques standards, est fabriqué à partir de pétrole. Plus précisément, le PLA est fabriqué à partir d'amidon végétal fermenté provenant de sources telles que la pulpe de maïs, de manioc, de canne à sucre ou de betterave sucrière, à partir de laquelle les sucres sont convertis en acide lactique, qui est ensuite polymérisé en acide polylactique. En revanche, l'ABS est composé de trois monomères : l'acrylonitrile, le butadiène et le styrène. La composition des deux est très différente, la différence est donc évidente lors de l’impression 3D. Par exemple, lors de l’impression du PLA, il est fondamentalement inodore, tandis que lors de l’impression de l’ABS, une sorte de carbone organique volatil est produit, qui aura une mauvaise odeur légèrement âcre.

SUNLU ABS contre PLA

Propriétés	PLA	abdos
Taper	Thermoplastique	Thermoplastique
Nom chimique	L'acide polylactique	Copolymère acrylonitrile-butadiène-styrène
Odeur lors de l'impression	Odeur de bonbon	Forte odeur piquante
Température de transition vitreuse (℃)	63	108,9
Température de déflexion thermique (℃)	53	84
Résistance à la traction (MPa)	61	42
Allongement à la rupture(%)	3.1	7.8
Résistance à la flexion (MPa)	83	55
Résistance aux chocs Izod (J/m)	32	126

Au-delà de leurs origines, l'ABS SUNLU et le PLA diffèrent considérablement par leurs propriétés qui déterminent leur imprimabilité 3D et leurs applications. Une propriété importante qui différencie l’ABS SUNLU et le PLA est la résistance à la chaleur. L'ABS SUNLU a une température de transition vitreuse élevée, tandis que le PLA fond à une température beaucoup plus basse et n'est donc pas considéré comme résistant à la chaleur. Par conséquent, les produits imprimés PLA ne peuvent être utilisés qu’à température ambiante normale ; tandis que les produits imprimés en ABS ont une meilleure résistance à la chaleur et peuvent être utilisés dans des environnements à température plus élevée.

Le filament ABS est-il meilleur que le PLA ?

D'une manière générale, si vous recherchez un matériau plus résistant avec de meilleures propriétés mécaniques, l'ABS SUNLU est le choix judicieux que le PLA. En plus d'être résistant à la chaleur et d'avoir une température de déflexion thermique plus élevée, il est également plus résistant aux chocs, plus durable et plus léger que le PLA. Les deux matériaux ont des résistances à la traction similaires, mais l'ABS est légèrement inférieure à celle du PLA. L'ABS est généralement plus utilisé dans l'industrie, grâce à sa résistance à la flexion plus élevée et son meilleur allongement à la rupture, qui améliore la ductilité pour déformer le matériau sans se casser. En plus de l'ABS, les matériaux en nylon sont plus largement utilisés dans l'industrie. Le PA a une bonne cohésion et est facile à préformer en poudre fine sphérique avec des particules uniformes, de sorte qu'il peut même être utilisé comme métal et le liant de poudre céramique peut également être directement utilisé pour l'impression par technologie SLS. Essentiellement, ces comparaisons de performances signifient que le matériau ABS SUNLU est plus flexible que le PLA, plus cassant. Ces caractéristiques font que SUNLU ABS est largement plébiscité dans l’impression 3D, le moulage par injection et d’autres industries.

Paramètre d'impression 3D

Les paramètres d'impression recommandés de l'ABS en impression 3D (prenons SUNLU ABS comme exemple)

• Température d'impression : La température de buse suggérée du SUNLU ABS est généralement comprise entre 250°C et 260°. Si la température est trop basse, cela entraînera une fusion insuffisante du matériau du filament 3D et des fils cassés, et peut également conduire à une mauvaise adhérence entre le couches d'impression. Si la température est trop élevée, cela accélérera la dégradation et l’oxydation thermique de l’ABS, entraînant des bavures et des fissures dans le produit imprimé. Par conséquent, la température d'impression peut être ajustée dans une plage appropriée en fonction des conditions spécifiques de l'imprimante 3D.
• Température du lit chauffant : Afin d'éviter la déformation du plastique ABS lors de l'impression 3D, la température du lit chauffant doit être réglée entre 80°C et 110°. Cela contribue à améliorer l'adhérence entre la couche imprimée et le lit chauffant, garantissant ainsi la planéité et stabilité du produit imprimé. Si la température du lit chaud est trop élevée, l'ABS sera déformé thermiquement, ce qui affectera la précision de l'impression.
• Vitesse d'impression : Réduire de manière appropriée la vitesse d'impression peut améliorer l'adhérence entre les couches d'impression et la qualité de surface du produit. D'une manière générale, la vitesse d'impression du matériau ABS SUNLU peut être réglée entre 40 mm/s et 60 mm/s. Dans le même temps, l'effet d'impression peut être encore optimisé en ajustant la vitesse de déplacement de la tête d'extrusion et la vitesse de contour.
• Épaisseur de couche et taux de remplissage : Le choix de l'épaisseur de la couche d'impression et du taux de remplissage affectera la résistance, la précision et la qualité de surface du produit imprimé. Des épaisseurs de couche plus fines améliorent la précision et la finition de surface, mais peuvent réduire la vitesse et la résistance d'impression. En général, l'épaisseur de la couche peut être réglée entre 0,1 mm et 0,3 mm. La sélection du taux de remplissage doit être ajustée en fonction de la demande réelle et des exigences de résistance du produit, et le taux de remplissage commun varie de 20 % à 100 %.

Précautions pour l’impression 3D SUNLU ABS :

L'ABS a des exigences d'impression spécifiques en raison de ses propriétés uniques. Voici quelques considérations importantes lors de l’impression avec le filament ABS SUNLU :

1. Imprimantes fermées : l'ABS, en raison de son coefficient de dilatation thermique élevé, est sujet à la déformation et aux fissures lorsqu'il est exposé à de grandes variations de température. Une chambre d'impression fermée aide à maintenir une température stable, minimisant le risque de déformation et améliorant la qualité d'impression.
2. Préparation de la surface d'impression : Afin d'améliorer l'adhérence du lit chauffant, il est recommandé d'utiliser un lit chauffant avec une surface adhésive appropriée, ou d'appliquer une couche d'adhésif sur le lit chauffant d'impression, comme de la laque ou un bâton de colle spécial pour ABS, ce qui peut améliorer l’adhérence et réduire les risques de déformation.
3. Ventilation : l'ABS émet des fumées potentiellement nocives lorsqu'il est chauffé. Lors de l'impression avec de l'ABS, il est crucial d'assurer une ventilation adéquate ou d'utiliser un système d'extraction des fumées pour garantir un environnement de travail sûr. Ou envisagez une enceinte spécialisée avec un filtre à charbon actif pour minimiser l’exposition à ces fumées.
4. Refroidissement : Contrairement à d’autres matériaux, le problème le plus courant de l’ABS est qu’il est susceptible de combler des zones ou des défauts. Lorsque le refroidissement est trop rapide, l'ABS rétrécira excessivement, la couche inférieure se déformera et la couche centrale se brisera. Les ventilateurs de refroidissement peuvent être utilisés avec parcimonie ou complètement éteints pour réduire les risques.
5. Séchage du filament : étant donné que le plastique ABS absorbe facilement l'humidité, il doit être séché dans un dessiccateur avant utilisation pour éviter des problèmes tels que des bulles et des fissures lors de l'impression. Il est recommandé de sécher le matériau ABS à environ 80°C pendant au moins 2 heures.
6. Structures de support : pour les modèles comportant des structures en surplomb, de grandes pentes ou des géométries complexes, des structures de support temporaires peuvent être ajoutées pour assurer la stabilité pendant le processus d'impression. Après impression, la structure de support peut être retirée à la main ou au solvant.
7. Post-traitement : Afin d'améliorer la finition de surface et la qualité de l'apparence des pièces imprimées en 3D en plastique ABS, des opérations de post-traitement telles que le ponçage, le polissage au solvant et la peinture peuvent être effectuées. De plus, la cristallinité et la stabilité dimensionnelle des impressions peuvent être améliorées par des traitements thermiques secondaires tels que des bains ou des fours thermofusibles.

Application de l'ABS dans l'impression 3D :

Le matériau ABS est largement utilisé dans diverses industries et domaines en raison de ses excellentes performances. Certaines applications notables incluent :

Prototypage :

L'ABS est souvent utilisé pour le prototypage rapide en raison de sa capacité à imiter les propriétés de nombreux plastiques techniques. Il permet de tester et de vérifier les conceptions avant de les lancer dans des séries de production coûteuses.

Pièces automobiles:

L'ABS est largement utilisé dans la fabrication de pièces automobiles telles que les garnitures intérieures, les tableaux de bord, les supports et les boîtiers en raison de sa résistance mécanique, de sa résistance aux chocs et de sa capacité à résister à des températures variables.

Boîtiers électroniques :

Les propriétés d’isolation électrique de l’ABS, combinées à sa rigidité et à sa résistance aux chocs, le rendent idéal pour les boîtiers d’équipements électroniques.

Biens de consommation:

L'ABS est souvent utilisé dans la production de biens de consommation tels que des jouets, des ustensiles de cuisine et des objets de décoration. Sa polyvalence, sa durabilité et sa facilité de retraitement en font un choix populaire pour ces applications.

Pièces fonctionnelles :

En raison de ses excellentes propriétés mécaniques et de sa capacité à résister à des contraintes répétées, l’ABS peut être utilisé pour fabriquer des pièces fonctionnelles telles que des engrenages, des roulements et des fixations.

Éducation et art :

En raison de la polyvalence et des capacités de post-traitement de l'ABS, les artistes et les designers utilisent l'ABS pour créer des sculptures, des installations artistiques et des œuvres d'art uniques.

Fabrication industrielle :

L'ABS peut être utilisé dans le processus de fabrication industrielle de production de pièces fonctionnelles, de gabarits, de gabarits et d'outils. Sa résistance, sa durabilité et sa capacité à résister à une chaleur modérée le rendent adapté à une variété d’applications industrielles.

Médical et soins de santé :

L’ABS est utilisé dans le domaine médical pour produire des prototypes de prothèses, d’orthèses et de dispositifs médicaux sur mesure. Sa durabilité et sa capacité à stériliser en font un matériau viable pour certaines applications médicales.

Aérospatial:

L'ABS est utilisé dans l'industrie aérospatiale pour le prototypage et la fabrication de composants légers, d'intérieurs de cabine et de composants d'UAV (Unmanned Aerial Vehicle).

Conclusion:

Le matériau ABS est actuellement le polymère le plus productif et le plus largement utilisé. L'ABS intègre les propriétés mécaniques du polystyrène (PS), du copolymère acrylonitrile-styrène (SAN) et du caoutchouc polybutadiène (BR) pour obtenir un équilibre optimal entre ténacité, dureté et rigidité. Sa combinaison unique de solidité, de durabilité, de résistance à la chaleur et de recyclabilité rend l’ABS adapté à un large éventail d’applications. En impression 3D, le matériau ABS démontre pleinement ses avantages pour obtenir des pièces imprimées de haute qualité et performantes. Dans le même temps, avec le développement et l'innovation continus de la technologie d'impression 3D, d'excellents matériaux d'impression 3D tels que le filament ABS SUNLU auront des perspectives d'application plus larges dans ce domaine à l'avenir et deviendront un matériau indispensable dans l'industrie.