Prusament PLA vs PETG vs ASA: 상세 소재 비교 및 테스트

소개

PLA, PETG, ASA는 다양한 열가소성 수지가 등장함에도 불구하고 여전히 가장 널리 사용되는 3D 프린팅 소재입니다. 각 소재는 고유한 장점과 단점을 가지고 있습니다. 본 비교에서는 Prusament 필라멘트를 출력 용이성, 기계적 특성, 내충격성, 열 안정성 측면에서 테스트하여 프로젝트에 적합한 소재를 선택할 수 있도록 돕고자 합니다.

포장 및 가격

모든 Prusament 소재는 재밀봉 가능한 비닐 백과 방습제가 포함된 밀봉된 골판지 상자에 담겨 제공됩니다. 스풀은 무게와 배송비를 줄이면서 필라멘트 끝을 고정할 수 있는 독특한 육각형 컷아웃 디자인이 특징입니다. 각 스풀에는 제조 날짜, 출력 설정, 추적 및 품질 관리를 위한 QR 코드가 포함되어 있습니다.

가격은 소재에 따라 다릅니다. PLA는 1kg당 25유로이며, PETG와 ASA는 스풀당 30유로입니다. 단, ASA는 밀도가 15% 낮아 스풀당 850g으로 제공되므로 1kg당 가격은 35유로가 됩니다. 길이 기준으로 계산하면 PLA는 미터당 7.5센트, PETG와 ASA는 미터당 9센트입니다. 미국에서는 Amazon을 통해 무료 Prime 배송으로 Prusament를 구매할 수 있습니다.

출력 품질 및 외관

세 가지 소재 모두 Original Prusa i3 Mk3s에서 별도의 매개변수 조정 없이 기본 설정으로 성공적으로 출력되었습니다. PLA는 215°C에서 100% 쿨링 팬, PETG는 250°C에서 30-50% 팬, ASA는 260°C에서 20% 팬을 사용했습니다.

오버행은 모든 소재에서 55°까지 양호하게 출력되었으며 65°부터 품질 저하가 시작되었습니다. 특히 ASA는 더 가파른 각도에서도 품질을 잘 유지했습니다. 스트링 현상과 작은 디테일은 소재 간에 비슷했으나, PETG는 미세한 끝부분에서 약간 더 많은 스트링 현상을 보였습니다. 브릿징은 PLA가 가장 뛰어났고, PETG는 적절했으며, ASA가 가장 어려움을 보였습니다.

3D Benchy 테스트 모델은 세 소재 모두에서 훌륭한 결과를 보였습니다. 육군 녹색 PLA와 제트 블랙 PETG는 광택 마감을 보였고, 주황색 ASA는 무광택 외관을 나타냈습니다. PETG는 약간의 스트링 현상을 보였고, ASA는 냉각 중 수축으로 인해 바닥 높이에 작은 단차가 발생했습니다. 이 소재 그룹에서 일반적으로 까다로운 ASA 굴뚝 디테일은 쿨링 팬 덕분에 깔끔하게 출력되었습니다.

정적 강도 및 층간 접착력

기계적 테스트는 표준화된 도그본 시편 대신 맞춤형 후크 샘플을 사용했습니다. 수평 후크(평평하게 출력)는 정적 강도를, 수직 후크(세워서 출력)는 층간 접착력을 평가했습니다.

수평 후크 결과, PLA는 73kg에서 최소한의 항복 후 갑작스러운 파손을 보였습니다. ASA는 57kg에서 유사한 취성 파괴를 보였습니다. PETG는 55kg으로 가장 약했지만, 갑자기 부러지는 대신 상당한 연성을 보이며 파손 전까지 크게 늘어났습니다.

수직 후크 테스트에서는 층간 접착력의 차이가 드러났습니다. PLA 후크는 평균 40kg에서 파손되어 수평 강도의 55%를 나타냈습니다. PETG 후크는 25kg으로 수평 강도의 46%를 보였습니다. ASA 후크는 17kg에서 파손되어 수평 강도의 29%에 불과했습니다. 이러한 약점은 냉각 없이 가열 챔버에서 출력하는 것을 선호하는 ASA의 특성을 반영합니다. ASA를 약 30°C의 인클로저에서 테스트했을 때 파손 하중은 20kg으로 20% 향상되었습니다. 이상적인 결과를 얻으려면 더 높은 챔버 온도가 필요합니다.

강성 비교

강성은 강도와는 별개로 변형에 대한 저항력을 측정합니다. 완전히 밀도 높은 막대를 사용한 3점 굽힘 테스트를 통해 각 소재의 굽힘 탄성률을 정량화했습니다.

PLA는 3,300 MPa로 가장 높은 강성을 보였습니다. ASA는 2,300 MPa로 2위를 차지했습니다. PETG는 1,900 MPa로 가장 유연했으며, PLA 강성의 70% 수준에 그쳤습니다. 이러한 차이는 강성이 필요한 부품을 설계할 때 중요합니다.

내충격성 테스트

충격 거동은 변형률에 따른 소재 특성으로 인해 정적 강도와 다릅니다. 노치 IZOD 충격 시편을 보정된 해머로 타격하여 해머 스윙 높이 감소를 통해 에너지 흡수량을 측정했습니다.

PLA는 해머 운동 에너지의 약 8%를 흡수하여 5 kJ/m²의 충격 강도를 보였습니다. PETG는 14%를 흡수하여 8.6 kJ/m²를 기록했습니다. ASA는 해머 에너지의 거의 30%를 흡수하여 18 kJ/m²의 충격 강도를 보이며 훨씬 더 강한 내구성을 입증했습니다. 이는 PLA보다 3배 이상, PETG보다 2배 이상 높은 내충격성입니다. 이러한 뛰어난 내충격 성능 덕분에 ASA는 드론 프레임과 같이 충격 하중을 받는 응용 분야에 유용합니다.

내열성 및 성능

온도 테스트는 하중이 가해진 샘플을 대류 오븐에 넣고 열전대를 사용하여 연화 및 파손 지점을 측정했습니다.

PLA는 60°C에서 연화되기 시작하여 65°C에서 완전히 파손되었습니다. PETG는 80°C에서 연화되고 85°C에서 파손되었습니다. ASA는 110°C에서 연화되고 120°C에서 파손되어 가장 열 안정성이 높았으며, 끓는 물 온도 근처의 환경에서도 사용하기 적합합니다.

올바른 소재 선택

모든 기준을 완벽하게 충족하는 단일 소재는 없습니다. PLA는 출력하기 가장 쉽고 강도와 강성이 뛰어나 대부분의 일반적인 용도에 적합합니다. 다만 취성과 낮은 내열성으로 인해 충격이 잦거나 가열되는 환경에서는 사용이 제한됩니다.

PETG는 PLA보다 연성과 인성이 향상되었으며 적절한 출력 용이성을 유지합니다. 그러나 낮은 강성과 PLA 대비 미미한 내충격성 향상으로 인해 무게가 중요한 응용 분야에는 덜 적합합니다. 약 80°C까지는 적절하게 성능을 발휘합니다.

ASA는 열 안정성, 내충격성, 내자외선성이 요구되는 까다로운 응용 분야에서 빛을 발합니다. 낮은 밀도는 PLA 대비 무게 이점을 제공하며 강도 대비 무게 비율도 비슷합니다. 단점은 가열 챔버 없이 출력할 경우 층간 접착력이 낮아지고 출력 시 냄새가 강하다는 점입니다.

쿼드콥터 프레임의 경우 PLA는 충분한 강도와 강성을 제공합니다. ASA는 더 신중한 출력 설정이 필요하지만 내충격성, 열 안정성, 낮은 밀도 덕분에 매력적인 선택지입니다. 무게가 중요하지 않지만 추가적인 인성과 열 안정성이 필요하다면 PETG가 적합합니다.

결론

세 가지 소재 계열의 Prusament 필라멘트는 모두 뛰어난 품질로 안정적인 출력을 보여주었습니다. 선택은 특정 요구 사항에 따라 달라집니다. 출력 용이성과 강성이 중요하다면 PLA를, 향상된 인성과 열 성능이 필요하다면 PETG를, 충격과 열에 대한 요구가 까다로운 응용 분야라면 ASA를 선택하십시오. 이 세 가지 검증된 소재 중에서 선택할 때는 응용 분야의 기계적 및 환경적 요구 사항을 고려하시기 바랍니다.