丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)作為一種熱塑性聚合物,在工業領域具有廣泛應用。其以低溫環境下優異的高抗沖擊性及輕量化部件制造能力著稱,是工業3D打印領域早期采用的熱塑性材料之一(開發于1990年前后)。在3D打印領域,ABS與聚乳酸(PLA)同屬使用最廣泛的材料之一,尤其在熔融沉積建模(FFF)工藝中占據重要地位,同時也可通過光固化樹脂形式應用于大桶光聚合技術。
ABS的生產與核心特性
ABS屬于三元共聚物,即由三種不同單體聚合而成的聚合物,其典型組成包括20%丙烯腈、25%丁二烯和55%苯乙烯,因此得名。通過調整各單體的比例可定制材料特性:苯乙烯賦予材料剛性與光澤度,丁二烯則主導其抗沖擊性與低溫性能。
從原料來源看,ABS基于石油提煉,而PLA源自玉米淀粉等可再生資源,這使其常成為可持續性討論的焦點。盡管PLA理論上可生物降解,但其實際降解需特定條件(如高溫工業堆肥環境),引發了對環保效益的爭議。
性能方面,ABS材料兼具高剛性、優異抗沖擊性及輕量化特性,同時成本效益突出,這些優勢使其與PLA長期占據FDM3D打印市場主流。此外,其耐化學腐蝕與耐熱性能(-20°C至80°C)進一步拓展了工業應用場景。
ABS的3D打印工藝要點
ABS在3D打印中主要以細絲形式應用(直徑1.75mm或2.85mm),提供多色選擇。盡管其打印難度高于PLA,但憑借耐沖擊與耐溫特性(-20°C至80°C),仍受專業用戶青睞。ABS為不透明材質,表面呈啞光質感,可通過丙酮處理提升光澤度。
其熔融溫度約200°C,建議擠出溫度范圍230-260°C,同時需配合加熱打印床(80-130°C),以防止材料收縮(翹曲)導致的脫板問題。對于大型部件,建議使用Kapton膠帶或專用粘合劑增強附著力。封閉式打印機是理想選擇,原因有二:一是控制ABS打印時釋放的有害微粒,保障用戶安全;二是維持恒定腔室溫度,避免翹曲、開裂或層間分離。
需特別注意,ABS易吸潮,存儲時應保持干燥以防打印缺陷。支撐結構方面,ABS與高抗沖擊聚苯乙烯(HIPS)兼容性良好,后者可在D-檸檬烯溶劑中快速溶解,便于支撐結構移除。若使用不可溶支撐材料,可通過物理切割等方式處理。
ABS的后處理優勢
ABS后處理需求較少,但可選操作包括上漆、打磨、機械加工等。其中,丙酮蒸汽平滑是常見工藝,通過受控熔融可顯著提升表面光潔度,同時保留材料尺寸精度與機械性能。
ABS的典型應用場景
ABS的工業化特性使其廣泛應用于聚合物注塑成型領域。典型應用場景涵蓋家用電器、船體部件、裝飾件、玩具(如樂高積木)等。在3D打印領域,其高物理應力耐受性使其成為原型制作、齒輪、工具等部件的理想選擇;同時,耐化學性、耐熱性及電絕緣性能,使其適用于電氣元件外殼、汽車儀表板/保險杠等部件制造。此外,其抗紫外線特性確保了戶外應用的穩定性,避免因日曬或老化導致的形變。
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