Materiali per la Stampa 3D: le differenze tra ABS e PLA

Sono sempre più numerose le iniziative a livello imprenditoriale e artigianale che ricorrono alle smart technologies con il desiderio di ampliare e strutturare i confini di quei segmenti produttivi da anni vincolati alla tradizione.

I mercati crescono, la domanda incrementa esponenzialmente, ma il compromesso non è contemplato: il prodotto finale deve essere curato, performante e realizzato in tempi brevi senza costi eccessivi. Tutto questo è possibile oggi grazie alla stampa 3D e al sapiente connubio tra tecnica e nuovi materiali. Quest’ultimi infatti, ora programmabili e stampabili, consentono di spaziare in un range operativo capace di fornire la soluzione più vantaggiosa nei più svariati settori applicativi: Arredamento, Automotive, Automazione, Moda e molti altri.

Tra i materiali innovativi attualmente in uso, PLA e ABS sono tra quelli più comunemente impiegati. Vediamo perché.

ABS vs PLA: così simili, eppure così diversi

ABS (acrilonitrile-butadiene-stirene) e PLA (acido polilattico) sono polimeri termoplastici, ovvero materiali che, una volta sottoposti a temperature elevate, reagiscono con un aumento di malleabilità e una diminuzione di viscosità.

Questa proprietà consente il mantenimento delle caratteristiche meccaniche originarie anche a seguito di plurime fasi di riscaldamento-raffreddamento-indurimento. Entrambi i materiali infatti non vengono lavorati allo stato fuso, ma ad uno stato di transizione vetrosa che altera solo fisicamente la loro struttura, che è dunque reversibile.

La loro lavorazione ottimale infatti richiede l’impiego della tecnologia FDM, Fused Deposition Modeling, un sistema a caldo di produzione additiva che prevede l’utilizzo di un filamento di materiale plastico opportunamente distribuito, così da ottenere un manufatto estremamente performante e subito utilizzabile.

Ciò che rende questa metodologia altamente competitiva è la possibilità non solo di spaziare all’interno di una vasta gamma di materiali termoplastici, ciascuno dotato di una specifica risposta termica, chimica e meccanica allo stress, ma anche di ottenere parti di dimensioni considerevoli.

Sebbene vengano lavorati allo stesso modo e si presentino entrambi sottoforma di filamenti dal diametro che oscilla tra i 3mm e 1.75mm, ABS e PLA presentano differenze sostanziali:

• Il PLA è un materiale piuttosto economico, largamente impiegato nel settore perché, non necessitando di una temperatura particolarmente elevata di fusione, comporta un consumo di energia minore ed è pertanto compatibile con le stampanti 3D più economiche, cioè prive di un piano riscaldato. Derivato di origine vegetale, non solo non emana fumi tossici o odori sgradevoli di “plastica bruciata” in fase di lavorazione, ma è tendenzialmente biodegradabile. Questa caratteristica tuttavia lo rende soggetto ad un deterioramento più evidente (assorbimento umidità, sensibilità raggi UV) e inadatto per oggetti con importanti dettagli superficiali. Il PLA rimane comunque un materiale meccanicamente resistente, con una consistenza rigida e non soggetto ad eccessiva deformazione.
• L’ABS invece è impiegato per ottenere parti durevoli, che debbano resistere a temperature relativamente elevate. Tale materiale infatti risulta meno fragile e meno sensibile alla variazione dei parametri di stampa rispetto al PLA. L’ABS dura di più ma si ritira raffreddandosi, pertanto è consigliabile la presenza di un buon piano riscaldato che implica un maggior dispendio energetico rispetto al PLA. L’ABS tuttavia genera emissioni dannose per l’uomo e cattivi odori, motivo per cui è sempre preferibile evitare di inalare i fumi e stampare in ambienti ben ventilati.

 

ABS vs PLA: punti di forza e applicazioni

PLA

Estrudibile a temperature che oscillano intorno ai 200 gradi e con un indice di ritrazione del 2-3 %, il PLA è particolarmente indicato per le stampe di lunga durata e per le realizzazioni di oggetti rigidi, lineari, resistenti e anche di grandi dimensioni. Il PLA, infatti, mostra una minore tendenza al warping (deformazione) e per questo motivo è possibile stampare con successo senza un ripiano di stampa riscaldato.

L’aumento di fluidità in fase di stampaggio consente agli strati di legare tra loro conferendo maggiore resistenza al modello 3D finale. Di contro, questo comporta anche un aumento di rigidità e fragilità che rende l’oggetto stampato con PLA poco adatto per l’impiego in sistemi ad incastro.

Tuttavia, se opportunamente raffreddato (es. ventola), il PLA consente una serie di rifiniture prive di fessurazioni o curvature e un aspetto generalmente più trasparente e lucido dell’ABS: questo consente di giocare su diversi livelli di opacità e traslucidità e con colorazioni altamente personalizzabili molto apprezzate dal punto di vista estetico per uso hobbistico e per finalità d’arredo.

Tra i PLA di ultima generazione:

• PLA morbido o PLA flessibile:di aspetto “Gommoso”, è concepito per una maggiore resistenza alla piegatura e alla flessione.
• PLA Glow-in-the-Dark: versione fosforescente di PLA adatto per i piccoli gadget.
• PLA con cariche metalliche:un infill di polveri metalliche consente di simulare oggetti in alluminio, bronzo, rame etc

ABS

Estrudibile a temperatura intorno ai 250 gradi, anche l’ABS è impiegato per ottenere parti rigide e durevoli, ma risulta meno fragile e più resistente agli agenti atmosferici e alle temperature (la sua deformazione comincia dai 100°C in su, a differenza dei 60°C del PLA).

Forte e resistente anche alle grandi sollecitazioni, l’ABS è ampiamente impiegato nei settori meccanici come l’automotive: non parliamo soltanto di parti strutturali, ad incastro o elementi di trasmissione, ma anche di tutta una serie di accessori e personalizzazioni che trovano in questo materiale una soluzione altamente efficace. L’ABS infatti si presta con una certa facilità a numerose rifiniture in post-produzione grazie all’uso del proprio solvente, l’acetone. Applicato tramite spazzolatura o immersione, l’acetone rimuove l’aspetto stratificato conferendo uniformità alle superfici: levigatura, verniciatura, lucidatura sono solo alcune delle opzioni possibili.

Anche l’ABS dispone di composizioni di ultima generazione:

• ABS DeLuxe: filamenti con una uniformità di diametro molto elevata (+-0,05mm) concepita per migliorare la precisione di stampa.
• Smart ABS: una particolare formulazione che assicura una maggiore resistenza meccanica agli oggetti stampati, con minore tendenza alla delaminazione.
• ABS-X o ABS Low Warping:formulato per ridurre la tendenza alle deformazioni e al distacco dal piano di lavoro.

Velocità di realizzazione, solidità nei test funzionali e trattamenti immediati di finitura già in fase di prototipazione rendono ABS e PLA ideali per i collaudi.