FFF 3D 打印的关键材料之一——ABS

ABS材料，也称丙烯腈丁二烯苯乙烯，是一种热塑性聚合物，在工业应用中非常常见。它因其在低温下的高抗冲击性和制造轻质部件而闻名。除此之外，ABS 塑料在3D 打印市场也很受欢迎，它与 PLA 一样是该领域使用最广泛的材料之一。它最常出现在 FFF 3D 打印中，此外它也可以以树脂原料的形式在在大桶光聚合方法中使用。

本期文章主要以常用的 ABS 长丝为例，对 ABS材料的生产流程、特性、3D 打印工艺、应用、主要制造商和价格分别进行了介绍，具体内容如下：

ABS的生产及特性

ABS 是最早用于工业3D 打印机的塑料之一，开发于 1990 年左右。这种热塑性聚合物被称为“三元共聚物”，定义为由三种不同单体合成的聚合物。在这种情况下，它通常是通过丙烯腈、苯乙烯和聚丁二烯三者聚合而成的，其中包括 20% 的丙烯腈、25% 的丁二烯和55% 的苯乙烯，因此得名 ABS。此外，操纵这些比例可以改变ABS 的特性。例如，苯乙烯是赋予 ABS 刚性和亮度的成分，而丁二烯则赋予其抗冲击性和低温性能。

△ABS 由于其特性而成为工业上流行的塑料（图片来源：Adreco Plastics）

需要记住的重要一点是，ABS 是由石油制成的，而 PLA 是由玉米淀粉等更环保的材料制成的，这常常使其成为行业可持续性问题的主题。然而，关于PLA材料的可持续性还有所争议，因为虽然 PLA 在技术上是可生物降解的，但实际上其降解条件十分苛刻，从而引发了人们对它是否真正环保的质疑。

在性能方面，ABS材料具有良好的刚性，高抗冲击性，同时质地轻巧，价格实惠。事实上，由于这些优良特性，ABS和PLA多年来一直是 FDM 3D打印市场上的广受欢迎的材料。此外，ABS不仅耐冲击，而且耐化学和耐热，这促进它在更多工业应用中地进一步应用。

3D 打印与 ABS

但究竟如何才能使用 ABS 进行打印呢？虽然它有灯丝和树脂两种形式，但由于 ABS 在 FFF 3D 打印市场中最常用，所以他将是我们将在这里关注的重点。它以直径为 1.75 毫米或 2.85 毫米的细丝形式提供，并有多种颜色可供选择。虽然 ABS 比 PLA 更难打印，但由于其耐冲击和耐高温（-20°C 至 80°C），ABS 仍然是非常受 3D 打印专业人士青睐的材料。ABS材料是不透明的，具有光滑和哑光的表面，可以用丙酮处理使其发亮。

ABS 的熔化温度约为 200°C，因此建议挤出温度在 230 至 260°C 之间。此外，必须使用加热打印床（80 到 130°C 之间）。这是因为它是一种与空气接触会收缩的塑料，因此如果它不在加热的打印床上，它很容易收缩（或翘曲）并从印版上脱落。对于大型零件，甚至建议使用特殊的粘合剂，如 Kapton 或粘合漆。最后，建议使用具有封闭外壳的3D打印机，原因有二：其一是为了用户的安全，因为ABS塑料会释放出对用户有危险的微粒，同时也因为在使用ABS时，温度控制是至关重要的。其二是为了成功地打印，特别是避免翘曲、开裂和分层（层的分离）的问题，拥有该加热室将有助于保持温度恒定。

△需要加热构建板以避免翘曲

此外，虽然它比 PLA（和 PETG，另一种流行的长丝）等材料更难打印，但 ABS 仍然比其他技术和廉价的热塑性塑料更容易打印。然而，如前所述，腔室、床甚至整个房间的温度控制对于避免打印失败至关重要。还要记住，ABS 是一种必须保持干燥的材料，因为它会吸收空气中的水分，这会使打印变得更加困难。

在打印支撑方面，ABS 很容易与HIPS 一起打印，HIPS 是一种具有相同托盘和挤出温度的材料。这种材料很快溶解在 D-柠檬烯中，这是一种由柠檬中的化合物制成的溶剂。但是，如果它是用不可溶的支撑材料打印的，则有必要将其移除，并且可以使用切割等方法来完成，类似于其他灯丝。

实际上，使用这种热塑性聚合物进行打印时，总体上只需要很少的后处理，这是一个关键优势，可以在复杂零件的生产中节省时间。但是，对于那些对 ABS 感兴趣的人，我们可以使用多种后处理选项。除了已经提到的支撑移除之外，由于其更哑光的饰面，它还可以上漆。与其他材料相比，它也很容易加工，例如，由于其耐用性，它可以打磨，也可以使用机械加工。最后，一种常见的 ABS 后处理方法是用丙酮蒸汽进行平滑处理，以获得光面效果。

ABS 的 3D 打印应用

正如我们所提到的，ABS 的主要吸引力之一是它是一种更具技术性的材料。因此，它的应用也往往更工业化。例如，它在聚合物注射成型中很受欢迎。此外，当我们谈到一般用途时，它可以在家用电器领域找到，也可以在船体、装饰件、玩具和著名的乐高积木中找到。

在增材制造方面，其他一些常见用途是原型制作、齿轮甚至工具，因为它比其他一些常见的 3D打印聚合物丝更能抵抗物理应力。此外，除了耐化学性和耐热性之外，它的电绝缘性能也使它对那些希望制造电气元件外壳以及仪表板或保险杠等汽车零件的人具有吸引力。它也非常适合户外应用，因为它不会在阳光下或随着时间的推移而变形。

△乐高积木是使用 ABS 制作的众多产品之一

主要厂家及价格

作为最受欢迎的3D打印线材之一，可以肯定地说，目前许多主要的3D打印材料制造商都提供ABS线材。其中主要有知名供应商Stratasys、中国Esun以及UltiMaker、FormFutura、Innofil3D等。此外，ABS有多种颜色可供选择，价格从15美元到50美元不等，具体取决于品牌以及灯丝本身的特性。

要注意的是，有的复合丝在ABS中加入了添加剂：例如，基于碳纤维或芳纶纤维的ABS材料，也可以称之为Kevlar。这些复合纤维减少了ABS的翘曲现象，因此提供了更大的精度。另一方面，碳纤维则加强了材料的初始机械性能。这些技术含量更高的材料通常更加昂贵，而且需要匹配不同的打印参数。