3D-Druckerfilament PLA vs. ABS: Welches ist besser?

Was ist PLA-Filament?

Polymilchsäure (PLA) ist ein biologisch abbaubarer und bioaktiver thermoplastischer Kunststoff, der aus nachwachsenden Rohstoffen wie Maisstärke, Zuckerrohr, Tapiokawurzeln oder ähnlichen Materialien gewonnen wird. Es handelt sich um einen Polyester, der aus Milchsäurebausteinen besteht, welche für seine biologische Abbaubarkeit und Umweltfreundlichkeit verantwortlich sind.

PLA wurde 1932 von Wallace Carothers entdeckt und seitdem erheblich weiterentwickelt. Anfänglich war nur PLA mit niedriger Dichte verfügbar, mittlerweile kann jedoch auch PLA mit hoher Dichte hergestellt werden. Dieses hochdichte PLA eignet sich aufgrund seiner Biokompatibilität und der Fähigkeit, vom menschlichen Körper sicher aufgenommen zu werden, besonders für biomedizinische Anwendungen.

Im 3D-Druck ist PLA für seine einfache Handhabung und seinen günstigen Preis bekannt. PLA-Filament hat einen relativ niedrigen Schmelzpunkt von 150 bis 160 °C und eine Glasübergangstemperatur von 60–65 °C, wodurch es sich für eine Vielzahl von 3D-Druckanwendungen gut verarbeiten lässt. PLA-Filament zeichnet sich in der 3D-Druckindustrie durch seine biologische Abbaubarkeit, nachhaltige Produktion und anwenderfreundlichen Eigenschaften aus.

Bildquelle: ColorFabb PLA Dual Light Blue

Was ist ABS-Filament?

Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) ist ein robustes thermoplastisches Polymer, das für seine Festigkeit, Flexibilität und Hitzebeständigkeit bekannt ist. Es besteht aus drei verschiedenen Monomeren: Acrylnitril, das zu seiner chemischen Beständigkeit und Festigkeit beiträgt; Butadien, das für Zähigkeit und Schlagfestigkeit sorgt; und Styrol, das eine glänzende Oberfläche und Steifigkeit verleiht.

ABS wurde erstmals in den 1940er-Jahren patentiert und hat sich seither aufgrund seiner vielseitigen Eigenschaften zu einem beliebten Werkstoff in verschiedenen Branchen entwickelt. Es findet sich häufig in Produkten von Automobilkomponenten bis hin zu Unterhaltungselektronik und ist das bevorzugte Material für LEGO-Steine.

Der Wert von ABS im 3D-Druck liegt in seiner Langlebigkeit und Temperaturbeständigkeit. Mit einem hohen Schmelzpunkt von ca. 210 bis 250 °C und einer Glasübergangstemperatur von rund 105 °C eignet sich ABS ideal für den Druck von Objekten, die hohen Temperaturen ausgesetzt sind oder eine hohe strukturelle Integrität erfordern. Daher ist es eine beliebte Wahl für die Herstellung von Automobilteilen, Elektronikgehäusen und sogar funktionalen Prototypen.

Bildquelle: Overture PLA Blue

Vergleichsübersicht der Eigenschaften

Bildquelle: FABTOTUM

Welche ist stärker?

Zugfestigkeit

● PLA: Bekannt für seine hohe Zugfestigkeit. PLA-Filamente halten hohen Zugkräften stand, ohne sich zu dehnen oder zu brechen. Diese Eigenschaft macht es geeignet für Objekte, die keinen plötzlichen Stößen oder anhaltender Belastung ausgesetzt sind.

● ABS: Besitzt eine gute Zugfestigkeit und zeichnet sich durch seine Fähigkeit aus, Stöße ohne Risse zu absorbieren, da es flexibel ist. ABS-3D-Drucke lassen sich unter Druck leicht biegen, anstatt zu brechen.

Schlagfestigkeit

● PLA: Neigt dazu, spröder zu sein. PLA-3D-Drucke können bei plötzlichen Stößen oder unter starker Belastung reißen oder brechen.

● ABS: Bekannt für seine hervorragende Schlagfestigkeit. Es widersteht Stößen und Belastungen, die bei PLA zum Versagen führen würden, und ist daher die bevorzugte Wahl für Teile, die rauer Behandlung oder mechanischer Beanspruchung standhalten müssen.

Welche Druckoption ist schneller und einfacher?

Druckgeschwindigkeit

Sowohl PLA als auch ABS lassen sich mit ähnlichen Geschwindigkeiten drucken, typischerweise zwischen 45 und 60 mm/s. Die optimale Geschwindigkeit kann jedoch je nach Leistungsfähigkeit des Druckers und Komplexität des zu druckenden Objekts variieren.

Druckfreundlichkeit

● PLA: Gilt als einfacher zu drucken als ABS. Es kann bei niedrigeren Temperaturen, üblicherweise zwischen 190 und 220 °C, gedruckt werden und benötigt weder ein beheiztes Druckbett noch einen geschlossenen Druckraum, obwohl die Haftung durch ein auf 40–70 °C eingestelltes beheiztes Druckbett verbessert werden kann.

● ABS: Benötigt höhere Temperaturen von ca. 220–250 °C und muss auf einem auf 95–110 °C beheizten Druckbett gedruckt werden, um Verformungen zu vermeiden. Ein geschlossener Druckraum ist ebenfalls unerlässlich, um eine konstante Temperatur zu gewährleisten und Zugluft zu verhindern.

Verformung und Rissbildung

● PLA: Es neigt zu minimalem Verzug und ist daher beim Drucken größerer flacher Oberflächen oder scharfer Ecken besser geeignet.

● ABS: Neigt zu Verformungen und Rissen, insbesondere bei Teilen mit großer Auflagefläche oder dünnen Wänden. Dies kann zu ungenaueren Drucken führen und zusätzliche Maßnahmen zur Behebung dieser Probleme erforderlich machen.

Kühlung und Belüftung

● PLA: Benötigt während des Druckvorgangs einen Kühlventilator, um Verformungen zu vermeiden, insbesondere bei überhängenden Teilen.

● ABS: Normalerweise ist kein Kühlventilator erforderlich, aber manche Anwender verwenden ABS-Filament für sehr kleine Teile, um die Detailgenauigkeit zu verbessern.

Auslaufen und Fädenziehen

● PLA: Neigt zum Auslaufen und Fadenziehen, was die Ästhetik des Drucks beeinträchtigen und eine Nachbearbeitung zur Beseitigung erforderlich machen kann.

● ABS: Weniger anfällig für diese Probleme, was zu saubereren Drucken mit weniger Nachbearbeitungsaufwand führt.

Welche hat die glattere Oberfläche?

● Oberflächenbeschaffenheit von PLA-3D-Drucken : PLA bietet aufgrund seiner niedrigeren Schmelztemperatur in der Regel direkt nach dem Drucken eine glattere Oberfläche, was feinere Details und schärfere Kanten ermöglicht. PLA-3D-Drucke können bei richtiger Drucktemperatur und geeigneten Kühleinstellungen ein glänzendes Finish erzielen. PLA neigt jedoch eher zum Fadenziehen, wodurch feine Fäden zwischen den Druckteilen entstehen können, die nachbearbeitet werden müssen.

● Oberflächenbeschaffenheit von ABS-3D-Drucken: ABS hat typischerweise eine matte Oberfläche, was für manche Anwendungen von Vorteil sein kann. Ein wesentlicher Vorteil von ABS ist die Möglichkeit der Nachbearbeitung mit Aceton-Dampfglättung. Dabei wird die Oberfläche angeschmolzen, wodurch der Druck eine glänzende, glatte Oberfläche erhält, die das Bauteil zusätzlich verstärkt. Außerdem neigt ABS weniger zum Fadenziehen als PLA, was zu saubereren Drucken mit weniger Nachbearbeitungsaufwand führt.

Welches ist haltbarer?

● PLA: Kann sich mit der Zeit zersetzen, insbesondere bei Einwirkung von Elementen wie UV-Licht, was seine Struktur schwächen kann.

● ABS: Behält seine strukturelle Integrität über einen längeren Zeitraum und unter anspruchsvolleren Bedingungen, wie z. B. im Freien oder bei Anwendungen, bei denen das Bauteil wechselnden Temperaturen ausgesetzt ist.

Welche ist umweltfreundlicher?

● PLA: Bekannt für seine biologische Abbaubarkeit. Es wird aus jährlich nachwachsenden Rohstoffen wie Maisstärke oder Zuckerrohr hergestellt, was zu seinem Status als nachhaltigere Option beiträgt.

● ABS: Ein erdölbasierter Kunststoff, dessen Herstellung von nicht erneuerbaren fossilen Brennstoffen abhängt. Er ist nicht biologisch abbaubar, was bei unsachgemäßem Recycling zu einer langfristigen Umweltbelastung führen kann.

Welches Modell sollte ich für mein 3D-Druckprojekt wählen?

● Überlegungen zur Wahl von PLA: Wenn Sie neu im 3D-Druck sind, ist PLA in der Regel einfacher zu verarbeiten. Wenn Sie ein Material benötigen, das schnell und unkompliziert druckt, wählen Sie PLA-Filament, da es niedrigere Temperaturen erfordert und sich weniger verzieht. PLA eignet sich außerdem für Objekte, die keinen hohen Temperaturen oder starken Belastungen ausgesetzt sind, wie z. B. Dekorationsartikel oder einfache Prototypen.

● Überlegungen zur Wahl von ABS: Wählen Sie ABS, wenn Ihr Druckobjekt robust, langlebig und hitzebeständig sein soll. Bei einem Drucker mit beheiztem Druckbett und geschlossenem Druckraum ist ABS eine gute Wahl für Funktionsteile, die stabil und stoßfest sein müssen.

PLA eignet sich am besten für schnelle und einfache Projekte, bei denen die Ästhetik wichtig ist, während ABS ideal für anspruchsvollere Anwendungen ist, die Langlebigkeit und Festigkeit erfordern. Ihre Wahl sollte sich nach den spezifischen Anforderungen Ihres Projekts richten und Faktoren wie Festigkeit, Flexibilität, Präzision und Umweltverträglichkeit berücksichtigen.