PLA VS ABS, Was ist der Unterschied beim 3D-Druck?
- Geschrieben von: Gavin Leo
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Wenn Sie sich für 3D-Druck interessieren, haben Sie vielleicht schon von PLA und ABS gehört. Diese beiden Thermoplaste sind die am häufigsten verwendeten Materialien beim FDM-3D-Druck (Fused Deposition Modeling) und weisen unterschiedliche Eigenschaften auf, wodurch sie sich für verschiedene Anwendungen mehr oder weniger gut eignen.
Die Hauptunterschiede zwischen PLA und ABS liegen in ihrer Festigkeit, Hitzebeständigkeit und Benutzerfreundlichkeit.
Aufgrund dieser Unterschiede ist der 3D-Druck mit PLA für Anfänger empfehlenswert. ABS ist ein professionelleres Material, das schwieriger zu verarbeiten ist, aber bessere Ergebnisse hinsichtlich Festigkeit und Wärmebeständigkeit liefert.
Das heißt aber nicht, dass PLA keine Vorteile hat! In diesem Artikel erkläre ich Ihnen alles. Wir sehen uns an, was PLA ist und welche positiven Eigenschaften es hat. Anschließend gehen wir auf ABS-Kunststoff ein.
Was ist 3D-Druck mit PLA?
PLA steht für Polymilchsäure und ist eines der am weitesten verbreiteten 3D-Druckmaterialien auf dem Markt.
Die große Beliebtheit dieser Pflanze rührt daher, dass es sich um einen nachwachsenden Rohstoff handelt, der durch Fermentation aus Pflanzenstärke gewonnen werden kann.
Die Umweltbelastung durch PLA wurde mit der von herkömmlichen Kunststoffen (die üblicherweise aus Erdöl gewonnen werden) verglichen und ist deutlich geringer. Ein positiver Nebeneffekt dieser Eigenschaft ist die biologische Abbaubarkeit von PLA; dazu benötigt man lediglich eine industrielle Kompostierungsanlage.
PLA besteht aus Milchsäuremonomeren, die zu einer langen Kette miteinander verbunden sind.
Vorteile of PLA im Vergleich zu ABS
Hier einige Vorteile von PLA gegenüber ABS:
Einfach zu drucken
Einer der größten Vorteile von PLA ist seine einfache Verarbeitbarkeit. Seine Schmelztemperatur ist mit 190 °C bis 220 °C recht niedrig.
Dadurch ist weder ein Hochtemperatur-Druckbett noch eine spezielle Einhausung erforderlich, um konstant erfolgreiche Druckergebnisse zu erzielen. Zudem ist die Schichthaftung in der Regel sehr gut, was zu weniger Fehldrucken führt.
Biologisch abbaubar und umweltfreundlich
PLA-Filament wird aus Biokunststoffen hergestellt, also Kunststoffen, die aus biologischen Quellen wie Pflanzen gewonnen werden. Das bedeutet, dass es im Gegensatz zu ABS vollständig biologisch abbaubar und in industriellen Kompostieranlagen kompostierbar ist.
Das heißt zwar nicht, dass man es einfach auf den Komposthaufen im Garten werfen kann, aber allein diese Eigenschaft macht PLA zu einer umweltfreundlicheren Wahl als die meisten Kunststoffe, die aus Erdöl gewonnen werden.
Erzeugt glatte Oberflächen
PLA zeichnet sich durch eine glänzende, glatte Oberfläche aus. Bei korrekter Verarbeitung lassen sich mit diesem Filament sehr detaillierte Modelle mit einer hervorragenden Oberflächengüte herstellen. PLA-Drucke sehen direkt nach dem Drucken sehr gut aus, und dieses Material eignet sich besonders gut für Modelle, die eine ansprechende Optik erfordern.
Geringe Verformung und minimaler Geruch
Da PLA eine niedrigere Glasübergangstemperatur als ABS aufweist, schrumpft es beim Abkühlprozess weniger stark, was zu Verformungen an den Ecken führen kann.
Darüber hinaus führt dies zu weniger geruchsintensiven Partikeln beim Drucken; es kann ein schwacher Duft wahrnehmbar sein, der an Waffeln oder etwas Süßes erinnert.
Erschwingliche Option
PLA ist in der Regel günstiger als ABS, was hilfreich sein kann, wenn das Budget eine Rolle spielt – sei es, weil Sie noch mit dem 3D-Druck experimentieren und deshalb viele Drucke anfertigen, oder weil Sie für ein Projekt, das eine bestimmte Größe erfordert, eine große Menge benötigen.
Was ist 3D-Druck mit ABS-Kunststoff?
ABS steht für Acrylnitril-Butadien-Styrol, ein robuster und widerstandsfähiger technischer Kunststoff, der weltweit in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt wird.
ABS ist der gleiche Kunststoff, aus dem Legosteine, Haushaltsgeräte und viele andere bekannte Gegenstände hergestellt werden, die sowohl Festigkeit als auch Haltbarkeit erfordern.
Bei der Verwendung von ABS-Filament beim 3D-Druck bietet dies Vorteile hinsichtlich Schlagfestigkeit und Hitzebeständigkeit.
Es hat jedoch auch Nachteile: Da ABS aus nicht erneuerbaren Rohstoffen (Erdölprodukten) hergestellt wird, ist sein Schmelzpunkt höher als der von PLA. Um Verformungen beim Drucken zu minimieren, benötigt man eine geschlossene Druckkammer und ein beheiztes Druckbett.
Vorteile aus ABS-Materialien
ABS-Kunststoff bietet einige Vorteile beim 3D-Druck. Schauen wir uns einige davon an:
Hohe Festigkeit und Haltbarkeit
ABS ist sehr robust. Es besitzt eine ausgezeichnete Schlagfestigkeit und bricht unter Belastung deutlich seltener als PLA. Stattdessen verformt und biegt sich ABS häufig, bevor es bricht. Dadurch eignet es sich hervorragend für Bauteile, die Belastungen ausgesetzt sind, wie beispielsweise Autoteile, Schutzgehäuse und ähnliche Produkte.
Bessere Hitzebeständigkeit als PLA
Während PLA in einem heißen Auto weich wird, bleibt ABS formstabil. Die Wärmeformbeständigkeitstemperatur von ABS liegt bei etwa 100 °C. Daher eignet sich ABS gut für Bauteile von Elektrofahrzeugen und Motoren, die Hitze ausgesetzt sind.
Geeignet für Funktions- und mechanische Teile
Aufgrund seiner guten Festigkeit und Hitzebeständigkeit ist ABS ein beliebtes Material für Funktions- und Mechanikteile. Zahnräder, Halterungen und sogar die Rahmen von Drohnen werden häufig aus ABS gefertigt.
Kann nachbearbeitet werden
ABS besitzt eine Oberflächenenergie, die das Haften von Farben und Klebstoffen ermöglicht. ABS lässt sich schleifen, bohren und mit Gewinde versehen. Wie bearbeitete Teile kann auch ABS mit Aceton-Dampf behandelt werden, um eine glänzende Oberfläche zu erzielen.
Hauptunterschied PLA vs. ABS im 3D-Druck
Die Tabelle liefert Ihnen die technischen Daten. Doch was bedeuten diese wesentlichen Unterschiede für Ihre tatsächliche 3D-Druckerfahrung? Schauen wir uns die praktischen Aspekte genauer an. Der Herstellungsprozess ist für jeden Druckvorgang sehr unterschiedlich.
| Immobilien | PLA (Polymilchsäure) | ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) |
| Zugfestigkeit | ~ 60 MPa | ~ 40 MPa |
| Schlagfestigkeit | Niedrig | Hoch |
| Biegemodul | ~ 3.5 GPa | ~ 2.1 GPa |
| Signaldichte | ~ 1.24 g/cm³ | ~ 1.04 g/cm³ |
| Glasübergangstemperatur | ~ 60 °C (140 °F) | ~ 105 °C (221 °F) |
| Schmelzpunkt | ~ 175 °C (347 °F) | Kein echter Schmelzpunkt (wird weich) |
| Wärmeformbeständigkeitstemperatur | ~ 55 °C (131 °F) | ~ 98 °C (208 °F) |
| Biologische Abbaubarkeit | Ja (Industrielle Kompostierung) | Nein |
| UV-Beständigkeit | Schlecht (zersetzt sich unter UV-Licht) | Hell (kann durch UV-Strahlung vergilben) |
| Chemische Resistenz | schlecht | Gut (beständig gegen viele Säuren und Basen) |
| Drucktemperatur | 190-220°C | 220-250°C |
| Beheiztes Bett | Nicht erforderlich (aber hilfreich) | Erforderlich (90-110°C) |
| Verziehen | Sehr niedrig | Hoch (erfordert Gehäuse) |
| Geruch | Minimalistisch, leicht süßlich | Starker, unangenehmer Plastikgeruch |
| Quelle | Pflanzlich (Mais, Zuckerrohr) | Auf Erdölbasis |
Teilegenauigkeit
Eine der Stärken von PLA ist seine sofortige Präzision. Da PLA nur minimal zum Verziehen neigt, erzielt es direkt nach dem Drucken die schärfsten Ecken und präzisesten Abmessungen aller gängigen 3D-Druckmaterialien.
Bei ABS ist die Maßgenauigkeit ohne eine korrekt kalibrierte Maschine schwer zu erreichen. Verzug kann ABS-Drucke stark beeinträchtigen und zu Maßabweichungen führen.
Produktionsgeschwindigkeit
Die Druckgeschwindigkeit ist für beide Materialien annähernd gleich. Die Einrichtungszeit unterscheidet sich jedoch deutlich. Mit PLA kann man fast sofort mit dem Drucken beginnen, während ABS eine beheizte Kammer und ein beheiztes Druckbett benötigt. Obwohl die eigentliche Druckzeit gleich sein kann, dauert es daher etwas länger, bis der Druck mit ABS abgeschlossen ist.
Kosten
PLA ist in der Regel die günstigere Option und daher eine gute Wahl für alle, die Materialkosten sparen möchten. ABS ist zwar auch preiswert erhältlich, aber im Allgemeinen teurer als PLA. Hitzebeständige und kohlenstofffaserverstärkte ABS-Filamente können kostspielig sein, das Gleiche gilt aber auch für spezielle PLA-Filamente.
Oberflächenfinish
PLA weist typischerweise eine glattere Oberfläche als ABS auf und hat einen glänzenden Schimmer. Ein Vorteil von ABS gegenüber PLA ist die Möglichkeit, es mit Aceton zu glätten.
Hitzebeständigkeit
Hier unterscheidet sich ABS deutlich von PLA. Während PLA sich bereits bei etwa 60 °C zu verformen beginnt, wird ABS erst bei 100 °C weich.
Fazit
Welche Variante sollten Sie also wählen? Das hängt ganz davon ab, was Sie herstellen. Hier ist die einfache Regel:
Wenn Sie einen Druck benötigen, der Hitze ausgesetzt wird, oder wenn Sie Teile für Ihr Auto herstellen möchten, ist ABS wahrscheinlich die bessere Wahl.
Allerdings benötigen nur wenige 3D-gedruckte Teile eine so hohe Hitzebeständigkeit. Für alltägliche Druck- und Modellierungszwecke ist PLA in der Regel mehr als ausreichend.
FAQ
F: Was sind die grundlegenden mechanischen Eigenschaften von PLA im Vergleich zu ABS?
A: PLA ist steif und fest, aber spröde, während ABS eine höhere Zähigkeit und Schlagfestigkeit aufweist. Insgesamt übertrifft ABS PLA in seinen grundlegenden mechanischen Eigenschaften, insbesondere bei Bauteilen, die unter Belastung sowohl haltbar als auch flexibel sein müssen.
F: Welches Material eignet sich besser für Automobilkomponenten und ABS-Teile?
A: ABS wird für Automobilkomponenten bevorzugt, da es höheren Temperaturen und Stößen standhält. PLA weist nicht die für funktionale ABS-Teile im Fahrzeuginnenraum und Motorraum erforderliche Hitze- und Stoßfestigkeit auf.
F: Ist hitzebeständiges PLA für Spritzgussanwendungen geeignet?
A: Standard-PLA erweicht leicht, spezielle hitzebeständige PLA-Sorten eignen sich jedoch für moderates Spritzgießen. Für komplexe Formteile, die Stabilität und höhere Verarbeitungstemperaturen erfordern, bleibt ABS jedoch die bessere Wahl.
F: Wie beeinflussen die physikalischen und mechanischen Eigenschaften die Oberflächenqualität von PLA?
A: Aufgrund seiner physikalischen und mechanischen Eigenschaften bietet PLA eine glattere und glänzendere Oberfläche als ABS. Dadurch eignet es sich ideal für ästhetische Modelle oder Prototypen, bei denen das Erscheinungsbild der PLA-Oberfläche wichtiger ist als die funktionelle Festigkeit.