3D打印ABS材料種類和性能以及應(yīng)用總結(jié)！

魔猴君  知識堂   1954天前

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一、材料簡介

ABS( Acrylonitrile Butadiene Styrene)是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物,A代表丙烯腈,B代表丁二烯,S代表苯乙烯。丙烯腈有高強度、熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性;丁二烯具有堅韌性、抗沖擊特性;苯乙烯具有易加工、高光潔及高強度。

由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯共聚成的工程塑料ABS,是一種非結(jié)晶性,具有強度高、韌性好、尺寸穩(wěn)定性高、易于加工成型等特性的熱塑性高分子材料結(jié)構(gòu)，又稱ABS樹脂。

魔猴3D打印工程ABS

ABS的外觀為不透明呈象牙色的粒料,無毒、無味、吸水率低并具有90%的高光澤度。ABS 材料的顏色種類有象牙白、黑色等,廣泛地應(yīng)用于不同領(lǐng)域，如汽車、紡織、儀器儀表、電子電器和建筑等,是一種用途極廣的熱塑性工程塑料。ABS塑料具有各種優(yōu)良的性能,如良好的沖擊強度,較好的尺寸穩(wěn)定性、耐熱性、耐低溫性以及優(yōu)異的電性能、耐磨性，此外它的抗化學(xué)藥品腐蝕性也很強，比較適用于成型加工和機械加工。ABS同其他材料的結(jié)合性好,易于表面印刷、涂層和鍍層處理，如進行表面噴鍍金屬、電鍍、焊接、熱壓和黏接等次加工。塑料ABS樹脂是目前產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣泛的聚合物之一，,它將PB、PAN、PS的各種性能優(yōu)點有機地結(jié)合起來，兼具有韌、硬、剛相均衡的優(yōu)良力學(xué)性能。

另外,ABS樹脂可與多種樹脂配混成共混物，如PC/ABS、ABS/PVC、PA/ABS、PBT/ABS混合等能產(chǎn)生新性能，用于新的應(yīng)用領(lǐng)域。在3D打印中,ABS是FDM成型工藝常用的熱塑性工程塑料。

二、ABS材料的性能

ABS材料的性能主要分為以下幾個方面。

(1)一般性能。

ABS是一種綜合性能良好的樹脂,在比較寬廣的溫度范圍內(nèi)具有較高的沖擊強度和表面硬度,熱變形溫度比PA、聚氯乙烯(PVC)高,尺寸穩(wěn)定性好。ABS熔體的流動性比PVC和PC好，但比聚乙烯(PE)、PA及聚苯乙烯(PS)差，與聚甲醛(POM)和耐沖擊性聚苯乙烯(HIPS)類似。ABS 的流動特性屬非牛頓流體，其熔體黏度與加工溫度和剪切速率都有關(guān)系，但對剪切速率更為敏感。ABS的觸變性優(yōu)越,適合FDM打印的需要。

(2)力學(xué)性能。

ABS有優(yōu)良的力學(xué)性能:

首先，其沖擊強度極好,可以在極低的溫度下使用，即使ABS制品被破壞，也只能是拉伸破壞而不會是沖擊破壞;

其次，ABS在具有優(yōu)良的耐磨性能、較好的尺寸穩(wěn)定性的同時又具有耐油性，所以可用于中等載荷和轉(zhuǎn)速下的軸承。ABS的蠕變性比聚砜(PSF)及PC大,但比PA和POM小。在塑料中,ABS的彎曲強度和壓縮強度是較差的，并且力學(xué)性能受溫度的影響較大。

(3)熱學(xué)性能。

ABS屬于無定形聚合物，所以沒有明顯的熔點，熔體黏度較高，流動性差，耐候性較差,紫外線可使其變色;熱變形溫度為70 C~107 C(85 C左右),而其制品經(jīng)退火處理后熱變形溫度還可提高10 C左右。ABS對溫度、剪切速率都比較敏感,在-40C時還能表現(xiàn)出一定的韌性，因此可在-40C~85C的范圍內(nèi)長期使用。

(4)電學(xué)性能。

ABS的電絕緣性較好，并且?guī)缀醪皇軠囟取穸群皖l率的影響，可在大多數(shù)環(huán)境下使用。

（5）環(huán)境性能。

ABS不受水、無機鹽、堿醇類和烴類溶劑及多種酸的影響，但可溶于酮類、醛類及氯代烴，受冰乙酸、植物油等侵蝕會產(chǎn)生應(yīng)力開裂

三、ABS材料在3D打印中的應(yīng)用

ABS是3D打印最常用的熱塑性塑料,但不能生物降解。ABS良好的強度、柔韌性.機械加工性及抗高溫性能常常使其成為工程師的首選塑料。此外,它具有極好的耐磨性和抗沖擊吸收能力。大多數(shù)ABS部件存在的最大精度障礙就是與3D打印機工作基板直接接觸的打印表面易出現(xiàn)向上卷曲,這需要提前加熱工作基板(一般50~110C)以確保模型底部光滑、平整和潔凈,以消除卷曲現(xiàn)象。研究發(fā)現(xiàn)，采用ABS/丙酮混合物，或使用發(fā)膠噴槍能夠避免打印表面產(chǎn)生卷曲。然面，在打印較大的物體時應(yīng)小心3D模型冷卻過程中由熱應(yīng)力所引起的翹曲變形。

四、可用于3D打印的其他ABS系列改性材料

為了進一步提高ABS材料的性能，并使ABS材料更加符合3D打印的實際應(yīng)用要求，人們對現(xiàn)有ABS材料進行改性，又開發(fā)了ABS - ESD、ABSplus、ABSi和ABS - M30i四種適用于3D打印的新型ABS改性材料。

1、ABS- ESD防靜電材料簡介。

ABS-ESD是美國Statays公同研發(fā)的種理想的3D打印用的抗靜電ABS材料,材料熱變形溫度為90C。它是種基于ABS- M3O的熱塑性工程塑料,具備靜電消散性能，可以用于防止靜電堆積，主要用于易被靜電損壞降低產(chǎn)品性能或引起爆炸的物體。因為ABS - ESD防止靜電積累，所以不會導(dǎo)致靜態(tài)震動，也不會造成像粉末、塵土和微粒的微小顆粒的物體表面吸附。該材料在3D打印中能理想地用于電路板等電子產(chǎn)品的包裝和運輸,減少每年因靜電造成的巨大損失，降低彈藥裝置爆炸事故的發(fā)生,廣泛用于電子元器件的裝配夾具和輔助工具、電子消費品和包裝行業(yè)。

魔猴3D打印防靜電ABS

ABS-ESD材料在3D打印中的應(yīng)用

對于采用FDM技術(shù)進行3D打印的樹脂材料來說，樹脂在噴口處與噴口產(chǎn)生高速剪切作用，極易形成靜電，而樹脂大多為絕緣體，產(chǎn)生的靜電無法釋放，極易造成樹脂熔體的不穩(wěn)定流動，從而影響打印效果。因此對于3D打印材料進行靜電消除，意義十分重大。

 2.、ABSplus材料簡介

ABSplus材料是Statasys公司研發(fā)的專用3D打印的材料，ABSplus的硬度比普通ABS材料大40%，是理想的快速成型材料之一。

他們利用FDM技術(shù)與生產(chǎn)級熱塑性塑料相結(jié)合創(chuàng)建3D打印部件,其中包括ABSplus材料。ABSplus材料經(jīng)濟實惠，設(shè)計者和工程師可以反復(fù)進行工作,經(jīng)常性地制作原型以及更徹底地進行測試，同時它特別耐用，使得概念模型和原型看上去就像最終產(chǎn)品樣。使用ABSplus進行3D打印，能在FDM技術(shù)的輔助下具有最廣泛的顏色(象牙色、白色、黑色、深灰色、紅色、藍(lán)色、橄欖綠、油桃紅以及熒光黃)供選擇,同時也可選擇自定義顏色，讓打印過程變得更有效和有樂趣。用這種材料3D打印的部件具備持久的機械強度和穩(wěn)定性。此外.因為ABSplus能夠與可溶性支撐材料起使用,因而無須手動移除支撐，即可輕松制造出復(fù)雜形狀以及較深內(nèi)部腔洞。因此ABSplus Series是最好用和易用的ABS耗材,通過彌補ABS材料固有的容易翹曲和開裂的缺陷，在最大限度保留材料原有卓越的機械性能的基礎(chǔ)上，讓它變得更適合3D打印。使用ABSplus標(biāo)準(zhǔn)熱塑性塑料可以制作出更大面積和更精細(xì)的模型。其服務(wù)領(lǐng)域涉及航天航空電子電器.國防、船舶、醫(yī)療玩具通信、汽車等各個行業(yè)。

3、ABSi材料

ABSi為半透明材料,具備汽車尾燈的效果，具有很高的耐熱性，向強度，呈琥珀色,能很好地體現(xiàn)車燈的光源效果。材料顏色有半透明、半透明淡黃、半透明紅等，材料熱變形溫度為86C。該材料比ABS多了兩種特性:具有半透明度以及較高的耐撞擊力。所以命名為ABSi,i即impact(撞擊)。同時，ABSi的強度要比ABS的強度高，耐熱性更好。利用ABSi材料，可以制作出透光性好、非常絢麗的藝術(shù)燈，它也被廣泛地應(yīng)用于車燈行業(yè)，如汽車LED燈。ABSi除了用于汽車車燈等領(lǐng)域，還可以用于醫(yī)療行業(yè)。

ABSi材料主要采用FDM技術(shù)進行3D打印。其制品主要包括現(xiàn)代模型、莫具和零部件制造,未來將在航空航天、家電、汽車、摩托車等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)月，它在工程和教學(xué)研究等領(lǐng)域也將擁有一席之地。

4、ABS- M30i材料

ABS -M30i材料顏色為白色,是種高強度材料,具備ABS -M30的常發(fā)特性熱變形溫度接近100C。在3D打印材料中，ABS M30i材料擁有比標(biāo)準(zhǔn)ABS材料更好的拉伸性、抗沖擊性及抗彎曲性。ABS-M30i 制作的樣件通過了生物相容性認(rèn)證(如ISO 10993認(rèn)證),可以通過y射線照射及EtO滅菌測試。它能夠讓醫(yī)療.制藥和食品包裝工程師和設(shè)計師直接通過CAD數(shù)據(jù)在內(nèi)部制造出手術(shù)規(guī)劃模型、工具和夾具。ABS - M30i材料通過與FORTUS 3D成型系統(tǒng)配合，能帶來真正的具備優(yōu)秀醫(yī)學(xué)性能的概念模型、功能原型、制造工具及最終零部件的生物相容性部件，是最通用的3D打印成型材料。它在食品包裝、醫(yī)療器械、口腔外科等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。。而使用ABSi材料和FDM技術(shù)構(gòu)建半透明琥珀色、紅色、自然色原型部件,半透明部件同樣能檢測流體運動例如在醫(yī)療器材原型制作中),創(chuàng)建概念模型和功能原型并且模擬最終產(chǎn)品。ABSi 材料還可以讓設(shè)計師和工程師超越堅固不透明部件的制作范圍。