FDM3D打印材料PLA與ABS的特性和工藝有什么區別
在FDM3D打印领域，聚乳酸（PLA）与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）是应用最广泛的两种热塑性线材。尽管二者同属热塑性塑料且外观相近，但在材料性能、打印适配性及成本效益等方面存在显著差异。本文将从极限拉伸强度、冲击韧性、耐久性、耐温性、吸湿性及可回收性等维度展开对比分析。
材料特性对比
1.极限拉伸强度（UTS）
极限拉伸强度（UTS）是衡量材料在断裂前能承受的最大拉应力的关键指标，通常通过拉力试验机对标准试样施加拉伸载荷直至断裂来测定。
在相同打印参数下，PLA的UTS数值高于ABS。但需注意，PLA的密度（约1.25g/cm³）较ABS（约1.04g/cm³）高出约20%，导致二者的UTS-重量比接近，PLA仍略占优势。
层间粘合质量对最终拉伸强度影响显著。ABS对层间粘合缺陷的敏感性高于PLA：若打印参数不当（如流量不足或环境温度过低），ABS的层间结合力会下降，尤其在跨层载荷下强度衰减明显。但在封闭式打印机的高温环境中，ABS可实现优异层间结合，该问题得以解决。
2.冲击韧性
冲击韧性反映材料抵抗瞬间冲击载荷的能力，常见测试方法包括Izod冲击试验和Charpy缺口冲击试验。ABS在此项性能上优势显著，其高冲击韧性在低成本聚合物中尤为突出；而PLA因硬度较高，表现出更明显的脆性特征。
3.耐久性
抗紫外线性能：ABS的耐紫外线能力优于PLA，但二者在长期紫外线照射下均会发生降解。若需更高耐候性，可选择丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯（ASA）作为替代方案。ASA在保留ABS机械性能与耐温性的同时，显著提升抗紫外线与耐老化能力，但成本较高。
耐化学性：PLA对酸、醇等化学物质的耐受性较弱，易发生降解。PrusaResearch的实验室测试数据显示，ABS在多数化学环境中的耐受性评级优于PLA。
耐温性：ABS的耐高温性能显著优于PLA。根据ISO75标准，ABS的热变形温度（0.45MPa载荷下）可达约100°C，而PLA仅约60°C。需强调的是，热变形温度并非安全使用温度上限：ABS部件在70°C以上持续暴露时仍可能发生蠕变，PLA部件在35°C以上即可能出现性能衰减，因此二者均不适用于高应力功能件。
4.吸湿性
PLA与ABS均具有较强吸湿性，易吸收环境水分导致打印缺陷（如拉丝、气泡、层间结合不良）。ABS的吸湿倾向通常高于PLA。建议将材料存放于干燥环境，并在打印前进行预热干燥处理（PLA约55°C，ABS约75°C）。
打印工艺与成本差异
ABS因熔点较高（约230-260°C），需配合加热打印床（80-130°C）与封闭式打印环境，以防止翘曲变形并控制有害颗粒排放。PLA打印温度较低（约180-220°C），对设备要求更简单，但需注意其耐热性差，不适合高温场景。
经济性方面，PLA因原料成本低且加工能耗少，单位打印成本通常低于ABS。然而，ABS在需要高韧性或耐化学性的工业应用中仍具不可替代性。
综上，PLA与ABS在FDM3D打印中各有优势：PLA以易用性、低成本与适中的力学性能适用于快速原型与低应力场景；ABS则凭借高韧性、耐化学性与耐温性，成为功能件与工业部件的首选材料。二者共同构建了FDM技术材料选择的多样性基础。
