Prusament PLA vs PETG vs ASA: Szczegółowe porównanie i testy materiałów

Wprowadzenie

PLA, PETG i ASA pozostają trzema najczęściej używanymi materiałami do druku 3D, pomimo rosnącej gamy dostępnych termoplastów. Każdy z nich oferuje odmienne zalety i kompromisy. Niniejsze porównanie testuje filamenty Prusament pod kątem łatwości druku, właściwości mechanicznych, odporności na uderzenia oraz stabilności termicznej, aby pomóc Ci wybrać odpowiedni materiał do Twojego projektu.

Opakowanie i cena

Wszystkie trzy materiały Prusament dostarczane są w szczelnych kartonowych pudełkach z zamykanymi strunowo workami foliowymi i pochłaniaczami wilgoci. Szpule posiadają charakterystyczne sześciokątne wycięcia, które zmniejszają wagę i koszty wysyłki, zapewniając jednocześnie punkty mocowania końcówek filamentu. Każda szpula zawiera datę produkcji, ustawienia druku oraz kod QR do śledzenia i informacji o kontroli jakości.

Ceny różnią się w zależności od materiału. PLA kosztuje 25 EUR za kilogram, podczas gdy PETG i ASA sprzedawane są po 30 EUR za szpulę. Jednak szpula ASA zawiera tylko 850g zamiast 1kg, ponieważ ASA ma o 15% niższą gęstość. Skutkuje to ceną 35 EUR za kilogram w przypadku ASA. W przeliczeniu na długość, PLA kosztuje 7,5 centa za metr, podczas gdy zarówno PETG, jak i ASA kosztują 9 centów za metr. W USA Prusament jest dostępny na Amazon z darmową wysyłką Prime.

Jakość druku i wygląd

Wszystkie trzy materiały wydrukowały się pomyślnie na drukarce Original Prusa i3 Mk3s przy użyciu standardowych ustawień bez modyfikacji parametrów. PLA drukowano w 215°C ze 100% chłodzeniem wydruku, PETG w 250°C z 30-50% chłodzeniem, a ASA w 260°C z 20% chłodzeniem.

Nawisy wypadały dobrze do 55° dla wszystkich materiałów, przy czym degradacja zaczynała się przy 65°. ASA zauważalnie utrzymywał jakość przy bardziej stromych kątach. Nitkowanie i drobne detale były podobne dla wszystkich materiałów, przy czym PETG wykazywał nieco więcej nitkowania na cienkich końcówkach. PLA najlepiej radził sobie z mostkowaniem, PETG działał poprawnie, a ASA sprawiał najwięcej trudności.

Modele testowe 3D Benchy wyglądały doskonale we wszystkich trzech materiałach. Zieleń wojskowa PLA i głęboka czerń PETG wykazywały błyszczące wykończenie, podczas gdy pomarańczowy ASA dawał matowy wygląd. PETG wykazywał niewielkie nitkowanie, a ASA wyświetlał mały uskok w wysokości warstwy, co wskazuje na większy skurcz podczas chłodzenia. Detal komina w ASA, zazwyczaj trudny dla tej grupy materiałów, wydrukował się czysto dzięki zastosowanemu chłodzeniu.

Wytrzymałość statyczna i adhezja warstw

Testy mechaniczne wykorzystywały niestandardowe próbki haków zamiast znormalizowanych próbek typu „dog-bone”. Haki poziome (drukowane na płasko) testowały wytrzymałość statyczną, podczas gdy haki pionowe (drukowane na stojąco) oceniały adhezję warstw.

Wyniki dla haków poziomych pokazały, że PLA pęka przy 73kg z nagłym przełamaniem po minimalnym odkształceniu. ASA pękł przy 57kg z podobnym kruchym zachowaniem. PETG był najsłabszy przy 55kg, ale wykazał znaczną ciągliwość, rozciągając się znacznie przed zerwaniem zamiast nagłego pęknięcia.

Testy haków pionowych ujawniły różnice w adhezji warstw. Haki z PLA pękały średnio przy 40kg, co stanowi 55% wytrzymałości poziomej. Haki z PETG pękały przy 25kg, czyli 46% wytrzymałości poziomej. Haki z ASA pękały przy zaledwie 17kg, co stanowi zaledwie 29% wytrzymałości poziomej. Ta słabość odzwierciedla preferencję ASA do druku w zamkniętej komorze bez chłodzenia. Gdy ASA testowano w obudowie w temperaturze około 30°C, obciążenie niszczące wzrosło do 20kg, co stanowi poprawę o 20%. Idealne wyniki wymagałyby wyższych temperatur w komorze.

Porównanie sztywności

Sztywność mierzy odporność na odkształcenia, co różni się od wytrzymałości. Test zginania 3-punktowego z użyciem w pełni wypełnionych prętów pozwolił określić moduł zginania każdego materiału.

PLA wykazał najwyższą sztywność na poziomie 3300 MPa. ASA zajął drugie miejsce z 2300 MPa. PETG był najbardziej elastyczny przy 1900 MPa, osiągając zaledwie 70% sztywności PLA. Ta różnica staje się istotna przy projektowaniu części wymagających sztywności.

Testy odporności na uderzenia

Zachowanie przy uderzeniu różni się od wytrzymałości statycznej ze względu na właściwości materiałowe zależne od szybkości odkształcania. Próbki z karbem do testu udarności IZOD były uderzane kalibrowanym młotem, a absorpcja energii była mierzona poprzez redukcję wysokości wychylenia młota.

PLA zaabsorbował około 8% energii kinetycznej młota, dając udarność 5 kJ/m². PETG zaabsorbował 14%, co dało 8,6 kJ/m². ASA okazał się znacznie bardziej wytrzymały, absorbując prawie 30% energii młota, co dało udarność 18 kJ/m². Stanowi to ponad trzykrotnie wyższą odporność na uderzenia niż w przypadku PLA i ponad dwukrotnie wyższą niż w przypadku PETG. Ta doskonała odporność na uderzenia sprawia, że ASA jest cenny w zastosowaniach narażonych na obciążenia udarowe, takich jak ramy dronów.

Odporność termiczna i wydajność

Testy temperaturowe polegały na umieszczeniu obciążonych próbek w piekarniku konwekcyjnym z termoparą w celu zmierzenia punktów mięknienia i awarii.

PLA zaczął mięknąć przy 60°C i całkowicie uległ awarii przy 65°C. PETG miękł przy 80°C i uległ awarii przy 85°C. ASA okazał się najbardziej stabilny termicznie, mięknąc przy 110°C i ulegając awarii przy 120°C, co czyni go odpowiednim do zastosowań w pobliżu temperatury wrzenia wody.

Wybór odpowiedniego materiału

Żaden pojedynczy materiał nie przoduje we wszystkich kryteriach. PLA pozostaje najłatwiejszy w druku, oferując doskonałą wytrzymałość i sztywność, co czyni go odpowiednim do większości ogólnych zastosowań. Jego kruchość i niska odporność termiczna ograniczają użycie w środowiskach narażonych na uderzenia lub wysokie temperatury.

PETG oferuje lepszą ciągliwość i wytrzymałość w porównaniu do PLA, przy zachowaniu rozsądnej łatwości druku. Jednak jego mniejsza sztywność i niewielka poprawa odporności na uderzenia względem PLA sprawiają, że jest mniej idealny do zastosowań, w których waga jest krytyczna. Działa poprawnie do około 80°C.

ASA błyszczy w wymagających zastosowaniach wymagających stabilności termicznej, odporności na uderzenia i odporności na promieniowanie UV. Jego niższa gęstość zapewnia przewagę wagową nad PLA przy porównywalnym stosunku wytrzymałości do wagi. Kompromisem jest obniżona adhezja warstw bez druku w zamkniętej komorze oraz silniejszy zapach podczas drukowania.

W przypadku ramy quadkoptera, PLA oferuje wystarczającą wytrzymałość i sztywność. ASA staje się atrakcyjny ze względu na swoją odporność na uderzenia, stabilność termiczną i niższą gęstość, mimo że wymaga staranniejszej konfiguracji druku. PETG sprawdza się, jeśli waga nie jest krytyczna, ale potrzebna jest dodatkowa wytrzymałość i stabilność termiczna.

Podsumowanie

Filamenty Prusament ze wszystkich trzech rodzin materiałów drukowały się niezawodnie z doskonałą jakością. Twój wybór zależy od konkretnych wymagań: łatwość druku i sztywność przemawiają za PLA, lepsza wytrzymałość i wydajność termiczna za PETG, a wymagające zastosowania z obciążeniami udarowymi i termicznymi za ASA. Rozważ wymagania mechaniczne i środowiskowe swojej aplikacji przy wyborze między tymi trzema sprawdzonymi materiałami.