ABS vs. PLA Vergleich der wichtigsten 3D-Druckmaterialien

In der Welt des 3D-Drucks bestimmt die Materialauswahl direkt die Leistung und den Anwendungsbereich der Endprodukte. Unter den zahlreichen verfügbaren Optionen stechen zwei Thermoplaste als die beliebtesten Optionen hervor: ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) und PLA (Polymilchsäure). Dieser umfassende Vergleich untersucht ihre wichtigsten Eigenschaften, Vor- und Nachteile sowie optimale Anwendungsfälle, um Herstellern bei der Auswahl des am besten geeigneten Materials für ihre Projekte zu helfen.

Der 3D-Druck benötigt spezifische Materialien als Bausteine. Filamente, die als "Zutaten" des 3D-Drucks dienen, bestimmen wichtige Eigenschaften von Modellen, einschließlich Farbe, Festigkeit und Gewicht. Diese Materialien liegen typischerweise in Form von gespultem Draht oder Faser vor, um in 3D-Druckern verwendet zu werden.

Der Markt bietet zahlreiche 3D-Druck-Filamentvarianten, wobei ständig neue Optionen entstehen. Allerdings sind nicht alle Materialien für reale Anwendungen gleichermaßen praktikabel. Diese Analyse konzentriert sich auf ABS und PLA, die beiden am häufigsten verwendeten Thermoplaste im 3D-Druck.

ABS und PLA behalten ihre dominierende Position im 3D-Druck aufgrund ihrer Benutzerfreundlichkeit, weit verbreiteten Verfügbarkeit und Vielseitigkeit in verschiedenen Anwendungen. Die folgenden Abschnitte bieten detaillierte Untersuchungen der einzelnen Materialien.

ABS ist eines der ältesten 3D-Druck-Filamente und bekannt für seine hohe Festigkeit und moderate Flexibilität. Dieses Material eignet sich für verschiedene Anwendungen, darunter Werkzeuge, Spielzeug, Handyhüllen und Lüfterflügel. Seine einfache Extrusion, kombiniert mit ausgezeichneter Hitzebeständigkeit und Haltbarkeit, macht ABS besonders beliebt bei Ingenieuren und Fachleuten.

• Hohe Festigkeit und Haltbarkeit: ABS produziert robuste Komponenten, die sich ideal für Maschinenteile eignen, die eine lange Lebensdauer erfordern.
• Moderate Flexibilität: Die leichte Flexibilität des Materials erleichtert die Herstellung von Komponenten, die einen gewissen Grad an Biegsamkeit erfordern.
• Hoher Schmelzpunkt: ABS hält Temperaturen von über 60 °C stand und eignet sich daher für Hochtemperaturanwendungen.

• Druckherausforderungen: Der ABS-Druck erfordert ein beheiztes Druckbett und kann sich während des Abkühlens verziehen oder reißen.
• Nicht lebensmittelecht: Dieses Material ist für Anwendungen mit Lebensmittelkontakt ungeeignet.
• Geruchsemissionen: ABS setzt beim Drucken merkliche Kunststoffgerüche frei.

PLA, ein biologisch abbaubares Material, das aus erneuerbaren Stärkequellen wie Mais gewonnen wird, bietet Umweltvorteile. Mit seinem glänzenden Finish, den umfangreichen Farboptionen und den unterschiedlichen Transparenzgraden dient PLA als ideale Wahl für Hobbyisten und 3D-Druck-Enthusiasten.

• Umweltverträglichkeit: Als biologisch abbaubares Material aus nachwachsenden Rohstoffen bietet PLA umweltfreundliche Vorteile.
• Einfaches Drucken: PLA druckt effektiv ohne beheizte Oberflächen, erzeugt glatte Oberflächen und ermöglicht schnellere Druckgeschwindigkeiten.
• Hohe Steifigkeit: Das Material zeichnet sich in Anwendungen aus, die Steifigkeit und die Wiedergabe feiner Details erfordern.

• Hitzeempfindlichkeit: PLA wird für Objekte, die Temperaturen über 60 °C ausgesetzt sind, ungeeignet.
• Begrenzte Flexibilität: Im Vergleich zu ABS weist PLA eine größere Sprödigkeit und weniger Eignung für flexible Komponenten auf.
• Farbveränderung: Gebogene PLA-Bereiche können eine weiße Verfärbung entwickeln, die die Ästhetik beeinträchtigt.

Das Verständnis der wichtigsten Materialeigenschaften erweist sich als unerlässlich für die Auswahl des geeigneten Filaments. Die folgende Tabelle vergleicht wichtige Eigenschaften von ABS und PLA:

ABS weist eine höhere Glasübergangstemperatur auf und behält seine strukturelle Integrität bei erhöhten Temperaturen bei. Diese Eigenschaft macht ABS für Hochtemperaturanwendungen vorzuziehen. PLA beginnt sich bei niedrigeren Temperaturen zu verformen, was seine Hochtemperaturtauglichkeit einschränkt.

PLA weist eine höhere Zugfestigkeit als ABS auf, was zu steiferen, starreren Komponenten führt. Diese Steifigkeit macht PLA jedoch auch spröder im Vergleich zu ABS. ABS bietet eine höhere Duktilität, wodurch es sich unter Belastung verformen kann, ohne zu brechen, was es besser für mechanisch beanspruchte oder flexible Komponenten geeignet macht.

ABS erfordert höhere Drucktemperaturen (210-250 °C) im Vergleich zu PLA (160-220 °C). ABS benötigt auch höhere Betttemperaturen (100-110 °C), um ein Verziehen zu verhindern, während PLA effektiv auf Betten drucken kann, die auf 50-60 °C erhitzt sind. ABS weist eine signifikante Abkühlungskontraktion auf, die zu Verformungen oder Schichtablösungen führen kann, wenn sie nicht richtig gehandhabt wird, während PLA minimale Schrumpfungs- und Verformungstendenzen aufweist.

Darüber hinaus setzt ABS beim Drucken merkliche Gerüche frei, was häufig eine ausreichende Belüftung erfordert. PLA erzeugt ein mildes, süßes, maisartiges Aroma ohne toxische Emissionen.

PLA bietet biologische Abbaubarkeit und Kompostierbarkeit als umweltfreundliche Eigenschaften. Die vollständige biologische Abbaubarkeit von PLA erfordert jedoch bestimmte Bedingungen und tritt möglicherweise nicht in Standardkomposthaufen oder Deponien auf. ABS kann zwar nicht biologisch abgebaut werden, aber recycelt werden, obwohl die Recyclingprozesse komplex sind und noch nicht weit verbreitet sind.

Die PLA-Produktion verbraucht weniger Energie und erzeugt weniger Treibhausgasemissionen als ABS, was es insgesamt zur nachhaltigeren Wahl macht.

Die Wahl zwischen ABS und PLA hängt von den spezifischen Projektanforderungen ab. Die folgenden Richtlinien helfen bei fundierten Entscheidungen:

• Hoher Bedarf an Festigkeit und Haltbarkeit: Für Komponenten, die Stoßfestigkeit oder hohe Tragfähigkeit erfordern, wie z. B. Werkzeugteile.
• Hochtemperaturanwendungen: Für Objekte, die Temperaturen über 60 °C ausgesetzt sind.
• Flexibilitätsanforderungen: Für Komponenten, die einen gewissen Grad an Biegsamkeit oder Elastizität benötigen.

• Die Verwendung eines beheizten Betts ist zwingend erforderlich, um Verformungen und Risse zu vermeiden.
• Eine ausreichende Belüftung ist aufgrund von Geruchsemissionen erforderlich.
• Große ABS-Drucke erfordern stabile Umgebungstemperaturen, um Risse zu vermeiden.

• Qualitätsdruckergebnisse: Für einfaches Drucken mit hervorragenden Ergebnissen auch ohne beheizte Betten.
• Feine Detailwiedergabe: Für Projekte, die hohe Präzision und komplizierte Details erfordern.
• Umweltprioritäten: Für umweltbewusste Projekte, die Wert auf biologische Abbaubarkeit legen.

• Vermeiden Sie Hochtemperaturumgebungen über 60 °C.
• Nicht geeignet für häufig fallengelassene Gegenstände aufgrund von Sprödigkeit.
• Beachten Sie die potenzielle weiße Verfärbung in gebogenen Bereichen.

Die Materialkosten variieren je nach Marke, Qualität und Lieferanten. Im Allgemeinen sind die Preise für PLA aufgrund seiner erneuerbaren Herkunft im Vergleich zu den Erdölursprüngen von ABS etwas höher. Die aktuellen Marktpreise liegen zwischen 14 und 60 US-Dollar pro Kilogramm für ABS und zwischen 19 und 75 US-Dollar pro Kilogramm für PLA.

Die Auswahl zwischen ABS und PLA erfordert eine sorgfältige Abwägung der Eigenschaften jedes Materials im Verhältnis zu den Projektanforderungen. ABS zeichnet sich durch Haltbarkeit und Flexibilität für robuste Komponenten aus, während PLA Umweltvorteile und ästhetische Qualitäten bietet, die sich ideal für dekorative Artikel und Prototypen eignen. Das Testen kleiner Mengen beider Materialien erweist sich oft als wertvoll, bevor man sich auf groß angelegte Projekte festlegt.