مقایسه فیلامنت ASA و ABS

در چاپ سه‌بعدی، انتخاب فیلامنت مناسب می‌تواند تفاوت زیادی در کیفیت، دوام و حتی موفقیت نهایی پروژه ایجاد کند. در میان گزینه‌های مختلف، دو فیلامنت ASA و ABS از محبوب‌ترین مواد برای چاپ قطعات مقاوم و کاربردی هستند. هر دو این ترموپلاستیک‌ها دارای ویژگی‌هایی مانند استحکام مکانیکی بالا، مقاومت در برابر حرارت و قابلیت پرداخت سطحی مناسب هستند، اما آیا می‌توان آن‌ها را به‌جای یکدیگر استفاده کرد؟

در واقع، شباهت‌های زیادی بین این دو ماده وجود دارد، اما تفاوت‌های مهمی نیز دارند که شناخت آن‌ها پیش از شروع چاپ، می‌تواند از اتلاف زمان، انرژی و هزینه جلوگیری کند. به همین دلیل، در این مقاله به مقایسه ASA و ABS می‌پردازیم و تفاوت‌های ASA و ABS را از جنبه‌هایی مانند خواص فیزیکی، شرایط چاپ، کاربردها و مزایا و معایب بررسی می‌کنیم. اگر شما هم در انتخاب بین این دو فیلامنت مردد هستید، این راهنمای جامع می‌تواند مسیر درستی برای انتخاب آگاهانه‌تر در اختیارتان قرار دهد.

معرفی فیلامنت ASA در چاپ سه بعدی

فیلامنت استایرن اکریلات اکریلونیتریل یا به اختصار ASA، یک ماده ترموپلاستیک است که در چاپ سه بعدی FFF استفاده می‌شود. شاید فیلامنت ASA به اندازه ABS شناخته نشده باشد، اما به دلیل خواص خوبی که دارد، می‌تواند در برخی کاربردهای خاص، قوی‌تر عمل کند. در حقیقت، این ماده از جنبه‌های بسیاری شبیه به ABS است، با این تفاوت که خواص بالاتری هم دارد؛ مهم‌ترین برتری آن نسبت به ABS، توانایی مقاومت به اشعه فرابنفش (UV) است.

نخستین بار در دهه ۷۰ میلادی بود که شرکت BASF ماده ASA را با نام تجاری Luran S. وارد بازار کرد. آن زمان صنعت خودرو به ماده‌ای نیاز پیدا کرد که خواص مشابهی با ABS داشته باشد اما در برابر تاثیرات اقلیمی و محیط‌های سخت، مقاومت بهتری از خود نشان بدهد. این خواسته، شرکت شیمی BASF را به خلق ASA رساند. دو ماده ASA و ABS از نظر شیمیایی به یکدیگر شبیه هستند، با این تفاوت که استایرن و اکریلونیتریل در ASA تشکیل کوپلیمر داده و الاستومر اکریلیک استر نیز پیوند خورده است. همین امر موجب شده که ASA پایداری بهتری در برابر اشعه فرابنفش پیدا کند و در مقابل تاثیرات ناشی از آب و هوا مقاوم‌تر شود.

شکل فیلامنت ASA نیز با ویژگی‌های خوبی مانند سختی مناسب، پایداری شیمیایی و ظاهر زیبا شناخته می‌شود. ترکیب این مشخصات با مقاومت بالایی که ASA به UV دارد، این فیلامنت را مناسب کاربردهایی می‌سازد که مربوط به فضای باز بوده و ممکن است شرایط سختی برقرار باشد. از فیلامنت ASA بیشتر برای ابزارسازی، تولید نمونه‌های حرفه‌ای و قطعات کاربردی استفاده می‌شود که از جمله این قطعات می‌توان به فیکسچرهای الکتریکی، محفظه‌های الکتریکی و پوسته‌های مورد استفاده در صنعت خودرو اشاره کرد.

گرچه ASA به اندازه ABS در بازار یافت نمی‌شود، اما به هرحال تعدادی از سازندگان فیلامنت هستند که آن را به بازار عرضه می‌کنند و در برخی موارد نیز با تنوع رنگ همراه می‌شود. معروف‌ترین شرکت‌هایی که فیلامنت ASA را تولید می‌کنند عبارت هستند از Stratasys، PolyMaker، ColorFabb، Raise3D، Zortrax، Fillamentum و ۳DXTech.

ماده ASA مقاومت خوبی در برابر اشعه فرابنفش دارد، بنابراین، برای استفاده در محیط بیرون بسیار مناسب است.

معرفی فیلامنت ABS در پرینت سه بعدی

ماده اکریلونیتریل بوتادین استایرن با نام اختصاری ABS یکی از ترموپلاستیک‌هایی است که از فیلامنت آن به صورت گسترده در پرینت سه بعدی مبتنی بر اکستروژن استفاده می‌شود. دلیل پیچیده‌ای هم ندارد! فیلامنت ABS به راحتی پردازش می‌شود و خواص خوبی به قطعه پرینتی می‌بخشد. علاوه بر این‌ها، کار با ABS و دسترسی به آن چه برای کاربران حرفه‌ای و چه افرادی که هدف سرگرمی دارند، فوق‌العاده راحت است.

پلاستیک ABS اولین بار در دهه 50 میلادی توسط شرکت بورگ وارنر معرفی شد. خیلی قبل‌تر از آنکه ABS به شکل فیلامنت در چاپ سه بعدی استفاده شود، به روش تزریق پلاستیک فرآوری می‌شد و برای تولید قطعات سبک فضای داخلی خودرو، لوازم خانگی، لوله و اتصالات، اسباب بازی‌هایی مانند لوگو و غیره به کار می‌رفت. ABS هنوز هم در روش تزریق پلاستیک استفاده می‌شود، اما گستره کاربرد آن در زمینه چاپ سه بعدی روز به روز بیشتر می‌شود.

فیلامنت ABS با خواص مکانیکی خوبی که دارد شناخته می‌شود، مانند استحکام ضربه‌ای بالا، مقاومت به سایش و و مقاومت به خوردگی. ABS با دمای ذوب 200 درجه سلسیوس، در مقایسه با ترموپلاستیک‌های دیگر دمای ذوب پایین‌تری دارد. این ویژگی شاید مانعی برای استفاده از آن در دماهای بالا باشد، اما باعث می‌شود پردازش ABS در بیشتر پرینترهای سه بعدی FDM یا FFF راحت شود. چگالی کم، دیگر ویژگی مهم این ماده است؛ علت سبک بودن قطعات هم به همین خاطر است. مقاومت ضربه‌ای خوب و سبکی، دو مولفه مطلوب در صنعت خودروسازی است. زیرا یکی از مهم‌ترین نتایجی که به دنبال  خواهند داشت، مصرف بهینه سوخت است. وجود این دو ویژگی در یک ماده آن هم ABS، سبب شده که در این صنعت طرفداران زیادی پیدا کند. اما کاربردهای فیلامنت ABS به همینجا ختم نمی‌شود و موارد دیگری را همچون تولید نمونه‌های حرفه‌ای، ابزارسازی و ساخت قطعات کاربردی، چه در بخش صنعتی و چه در حوزه مصرف‌کنندگان خاص، در بر می‌گیرد.

مقایسه ASA و ABS

فیلامنت‌های ASA و ABS ویژگی‌های مشترک زیادی دارند، اما از آن طرف در موارد برجسته‌ای باهم متفاوت هستند. چنین تفاوت‌هایی می‌توانند بر انتخاب شما از میان این دو فیلامنت تاثیر پررنگی داشته باشند. حال بیایید با اشتراکات آن‌ها شروع کنیم.

• نقاط مشترک ASA و ABS

از آنجایی که ASA و ABS هر دو ترموپلاستیک هستند، بسیاری از خواص اصلی آن‌ها یکسان است. از نگاه کلی، همه ترموپلاستیک‌ها می‌توانند ذوب شوند، به شکل مایع دربیایند و پس از سرد شدن دوباره سخت شوند. روش کار پرینت سه بعدی FFF به گونه‌ای است که ماده باید چنین قابلیتی را دارا باشد. زیرا در این فناوری، فیلامنت پلاستیکی که جامد است از یک نازل گرم می‌گذرد؛ به این نازل «هات اند» هم گفته می‌شود. در ادامه ماده ذوب شده و از طریق هات اند روی بستر ساخت اکسترود می‌شود. سپس، بعد از آنکه همه لایه‌ها اکسترود شدند، دمای پلاستیک شروع به پایین آمدن می‌کند و لایه‌ها سفت می‌شوند.

گذشته از ویژگی‌هایی که به ماهیت ترموپلاستیک ASA و ABS برمی‌گردد، آن‌ها در برخی خواص مکانیکی نیز به هم شبیه هستند؛ مانند مقاومت ضربه‌ای بالا و چقرمگی. بنابراین، فیلامنت پرینت سه بعدی هر دوی آن‌ها می‌تواند برای نمونه‌سازی حرفه‌ای، ساخت جیگ‌ها و فیکسچرها، و حتی تولید انبوه قطعات مناسب باشد. به علاوه، دمای انتقال به شیشه آن‌ها نسبت به فیلامنت‌های دیگر مانند فیلامنت PLA، نایلون و فیلامنت PETG، خیلی بیشتر است (در ABS برابر با 105°C و در ASA برابر با 100°C). دمای انتقال به شیشه، نقطه‌ای است که در آن فیلامنت از حالت جامد سخت درآمده و به یک جامد آمورف لاستیکی تبدیل می‌شود. همچنین، قطعاتی که با ASA و ABS پرینت می‌شوند، در مراحل پساپردازش به راحتی صیقل داده می‌شوند و حتی در برخی موارد برای صاف کردن آن‌ها از استون استفاده می‌شود.

با این حال، برخی نقاط اشتراکی که در فیلامنت‌های ASA و ABS دیده می‌شود، شاید چندان مطلوب نباشند. در هردوی آن‌ها احتمال اینکه در بستر پرینت دچار تابیدگی و چروکیدگی شوند وجود دارد. زمانی که ماده سریع‌تر از توان خود سرد شود، منقبض می‌شود؛ همین انقباض سبب تاب خوردگی و چروکیدگی قطعه می‌شود. مشکلی که در نتیجه این اتفاق به وجود می‌آید، کاهش چسبندگی میان لایه‌ها است. اما خوشبختانه اگر در هنگام کار به چند مورد توجه شود، جلوی خیلی از این اتفاقات گرفته خواهد شد. دمای پرینت و سپس روند سرد شدن قطعه باید کنترل شود؛ همچنین، چسبندگی لایه اول خیلی مهم است، برای چسبندگی بهتر می‌توان از بستر گرم یا نوار چسب kapton کمک گرفت. این باور نیز وجود دارد که برخی برندهای فیلامنت ASA نسبت به همتای خود ABS، کمتر دچار چروکیدگی می‌شود و چسبندگی لایه‌های آن بهتر است.

به عنوان نکته پایانی این بخش باید به خاطر داشت که پرینت ASA و ABS باید در محیطی با تهویه مناسب صورت بگیرد. زیرا ASA به هنگام پرینت شدن یک گاز سمی و بدبو از خود ساطع می‌کند که لزوم استفاده از تهویه را واجب می‌کند. ذوب ABS نیز با انتشار یک ماده شیمیایی سمی همراه است که ممکن است منجر به سردرد و خواب‌آلودگی شود. در هر دو ماده، میزان سمی بودن این موارد به جزء استایرن موجود در ترموپلاستیک آن‌ها برمی‌گردد. بنابراین، محیطی که قرار است پرینت این نوع فیلامنت‌ها در آن انجام شود، باید به سیستم فیلتراسیون و تهویه مجهز باشد.

به طور خلاصه، نقاط مشترک اصلی بین ASA و ABS به عبارت زیر هستند:

• هر دوی آن‌ها ترموپلاستیک هستند
• مقاومت ضربه‌ای بالا و چقرمگی دو ویژگی بارز آن‌ها است
• در عملیات پسا پردازش آن‌ها می‌توان از سمباده و استون استفاده کرد
• احتمال تابیدگی روی بستر ساخت در هر دوی آن‌ها وجود دارد
• به دلیل انتشار گازهای سمی باید در یک محیط دارای تهویه قوی پرینت شوند.

• تفاوت‌های ASA و ABS

مهم‌ترین تفاوت ASA و ABS، همانطور که پیش‌تر هم اشاره شد، مقاومت به اشعه فرابنفش است که در ASA وجود دارد اما در ABS به چشم نمی‌آید. با وجود آنکه ABS ماده سختی است، اگر در معرض اشعه فرابنفش قرار بگیرد به سرعت تجزیه می‌شود. این موضوع تاثیر مستقیمی بر گستره کاربردهای آن دارد، زیرا استفاده از آن در محیط باز، جایی که نور آفتاب می‌تابد، با محدودیت همراه خواهد بود. اگر قطعات پرینت سه بعدی ABS در معرض آفتاب قرار بگیرند، اول از همه رنگ اصلی خود را از دست می‌دهند و اغلب شروع به زرد شدن می‌کنند، علاوه بر آن، میزان استحکام و یکپارچگی آن‌ها نسبت به مقدار اولیه کم می‌شود.

در مقابل، ماده مهندسی ASA به طور خاص برای مقاومت در برابر اشعه فرابنفش توسعه یافته است. بنابراین فیلامنت آن نیز برای استفاده در محیط بیرون و بسیاری از شرایط سخت مناسب خواهد بود. فیلامنت‌های ASA حتی در بحث مقاومت به رطوبت نیز از ABS بهتر هستند؛ این ویژگی به قطعات ASA کمک می‌کند در برابر تاثیر عناصر مختلف و شرایط آب و هوایی سخت دوام بیشتری داشته باشند.

از دیگر نکاتی که در مقایسه ASA و ABS میتوان به آن اشاره کرد این است که فیلامنت ASA در مقایسه با فیلامنت‌های سنتی ABS می‌تواند دمای بیشتری را تحمل کند. این موضوع از یک نگاه مزیت به حساب می‌آید اما از نگاه دیگری یک سری نکات منفی به دنبال دارد. پیش از همه پر واضح است که به سبب این ویژگی می‌تواند گزینه مناسب‌تری برای کاربردهای دما بالا باشد، زمانی که قطعات باید مقاومت دمایی خوبی داشته باشند، مثال این امر قطعاتی است که از طریق حرارت به آن‌ها تنش وارد می‌شود. اما از سوی دیگر، دمای پرینت ASA باید بالاتر باشد تا به خوبی فرآوری شود که منجر به مصرف بیشتر انرژی می‌شود. مصرف بیشتر انرژی نیز به معنای بالا رفتن هزینه‌های فرآیند است. همچنین، نباید فراموش کرد که هر دو فیلامنت ABS و ASA باید در یک سیستم محصور با دمای کنترل شده پرینت شوند، بنابراین مسئله انرژی از قبل هم مهم‌تر واقع می‌شود.

تفاوت بعدی که اکنون به آن می‌پردازیم، برای بسیاری از کاربران پرینت سه بعدی از همه چیز مهم‌تر است. این اختلاف چیزی نیست جز قیمت ماده. ABS یکی از مواد ترموپلاستیک است که به صورت گسترده در پرینت سه بعدی FFF به کار می‌رود؛ این ماده در همه جا یافت می‌شود و مهم‌تر آنکه بسیار مقرون به صرفه است. اما عضو جدیدتر بازار فیلامنت‌ها که به اصطلاح هم خاص پسندتر است، با قیمت بالاتری عرضه می‌شود. در بسیاری از موارد، به ویژه برای علاقه‌مندان اهل سرگرمی، قرقره‌های ASA گران تمام می‌شود، در نتیجه ABS از این نظر گزینه بهتری خواهد بود. اما در موارد حرفه‌ای یا صنعتی، شاید مزایای مقاومت به UV ارزش هزینه بیشتر را داشته باشد.

اگر بخواهیم به طور خلاصه بگوییم، ASA و ABS در موارد زیر باهم تفاوت دارند:

• ABS در برابر اشعه UV از ABS پایدارتر است
• ASA در مقایسه با ABS مقاومت بیشتری به رطوبت دارد
• مقاومت دمایی ASA از ABS بیشتر است
• فیلامنت ABS از ASA ارزان‌تر است

جمع بندی

در این مقاله تلاش کردیم با مقایسه ASA و ABS، تصویری روشن از ویژگی‌ها، مزایا و کاربردهای هرکدام از این دو فیلامنت محبوب ارائه دهیم. هرچند شباهت‌هایی میان آن‌ها وجود دارد،مانند چقرمگی بالا و مقاومت در برابر ضربه، اما تفاوت ASA و ABS دقیقاً در شرایط استفاده آن‌ها نمایان می‌شود.

اگر به دنبال چاپ قطعاتی هستید که در فضای داخلی و شرایط معمول استفاده می‌شوند، ABS می‌تواند گزینه‌ای اقتصادی و قابل اتکا باشد. در مقابل، برای کاربردهای حرفه‌ای‌تر و قطعاتی که قرار است در معرض نور خورشید، رطوبت یا شرایط سخت محیطی قرار بگیرند، ASA با دوام و پایداری نوری بهتر، انتخاب مناسب‌تری است.

با این حال، انتخاب درست ماده برای چاپ سه‌بعدی تنها به مقایسه‌های عددی محدود نمی‌شود. این تصمیم به تجربه، شناخت دقیق شرایط استفاده از قطعه، نوع پرینتر، برند فیلامنت و بسیاری از عوامل دیگر وابسته است. به همین دلیل، در خدمات پرینت سه‌ بعدی حرفه‌ای، انتخاب ماده مناسب بخشی از فرآیند فنی پروژه محسوب می‌شود.

اگر قصد دارید قطعه‌ای را پرینت بگیرید اما درباره انتخاب ماده مناسب مطمئن نیستید، می‌توانید از تجربه ما در چاپ سه‌بعدی استفاده کنید. ما در مسیر ساخت، به شما کمک می‌کنیم تا بهترین ماده را متناسب با نیاز فنی پروژه‌تان انتخاب کنید. برای سفارش ساخت قطعات خود با بهترین کیفیت با مشاورین ما در ماداتکنولوژی در ارتباط باشید.