Jan 11，2024 由 Waylinl
ABS与PLA：哪种材料更适合3D打印？
ABS与PLA之争在3D打印技术主流化进程中已持续多年。这两种常见热塑性材料各具优势，无论是强度、外观、热性能、可打印性还是安全性。随着各行业应用扩展，理解关键差异对匹配线材特性与应用目标至关重要。通过评估精度需求、生产环境、排放要求以及从原型到终端产品的功能需求，设计师可充分利用两种材料的互补优势，或在某一材料明显占优的领域集中发力。本指南揭示更明智塑料选择背后的技术细节。
ABS与PLA在3D打印中的快速对比：
| 对比维度 | ABS | PLA |
|---|---|---|
| 强度与耐久性 | 高冲击韧性，良好拉伸强度，中等耐化学性 | 较低抗冲击性，但复合材料可改善 |
| 可打印性与精度 | 在较低喷嘴温度下表现良好，精度稍优 | 更易打印，容错率高，不易翘曲 |
| 易用性 | 需加热床和封闭环境（防翘曲），释放烟雾 | 适应多种打印表面，气味轻微，翘曲问题少 |
| 可持续性 | 石油基，环保性较差，不可堆肥 | 可生物降解，源自玉米淀粉等可再生资源 |
| 成本 | 均价高于标准PLA | 通常更便宜，特殊型号价格较高 |
| 热性能 | 耐热性更佳（约105°C） | 60°C以上软化，不适用高温场景 |
| 安全性 | 加热释放苯乙烯气体，需通风 | 有害排放少，室内使用更安全 |
| 应用场景 | 适合需耐用性和耐热性的功能件 | 最佳用于原型、非功能模型和低应力应用 |
| 美观度 | 蒸汽平滑处理后可达光滑表面 | 易上漆，简单后处理即可呈现出色外观 |
ABS与PLA关键特性
1. 3D打印中的ABS是什么？
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）是经典的FDM打印材料，自30多年前技术诞生即被使用。这种石油基塑料提供：
- 强度与耐久性： ABS具有高冲击韧性、拉伸强度和柔韧性，兼具中等耐热和耐化学性，适合功能性应用
- 高精度打印： 较低喷嘴温度下可实现更佳精度和复杂特征
- 行业普及度： 数十年间广泛应用于汽车、家电和产品设计领域
2. 3D打印中的PLA是什么？
聚乳酸（PLA）作为日益流行的替代品，这种源自玉米淀粉或甘蔗等有机原料的生物基塑料提供：
- 易打印性： PLA在多种喷嘴温度下平滑打印，气味轻微且无严重翘曲问题
- 安全性： 显著减少有害烟雾，无需专用通风设备
- 可持续性： 可堆肥特性使废料能在数月内生物降解，而非数百年
打印精度
新用户常因测试打印失败而沮丧。翘曲边角、线材堆积和尺寸偏差是常见痛点。当细节决定应用成败时，精度问题可能从项目伊始就影响材料选择。
1. 设备精准校准
在<100微米（0.1毫米）的最优设置下可实现惊艳分辨率，但实际精度依赖于精细的设备调试。从构建板调平、喷嘴间隙调整到线材一致性和流量校准，硬件调试是评估材料极限前的首要检查点。
2. 分辨率要求
部件复杂度也是独立于热塑材料强度的限制因素。例如ABS可能实现PLA无法达到的40微米精细通道，但此类分辨率已超出多数打印机喷嘴能力。请以现有设备为基准定义必要尺寸和公差。
3. 材料特性
供应商数据表明ABS精度略优，可实现0.5mm尺寸公差的终端产品。商用设备上PLA打印公差通常为200微米，归因于更高粘度和冷却收缩。这使ABS更适合卡扣件等紧配合部件。但多种后处理技术可在必要时提升精度。
成本与采购分析
长期原型制作和生产中，线材成本会持续累积。虽非决定性因素，但了解定价和采购策略可优化大型项目规划。
1. 线材成本对比
工业级标准PLA线材零售价约20美元/公斤。添加增强填料提升强度和柔韧性的特种复合材料接近30美元/公斤。
ABS线材均价略高（22-35美元/公斤），取决于纯度和工艺。大宗采购时ABS价格可低于高端PLA复合材料。
2. 采购渠道与可获得性
受益于增材制造和生物塑料计划普及，多数在线供应商可快速提供多种PLA材料，全球配送高效。虽然实体店较少储备特种PLA，但发达的电商网络可快速送达。
ABS采购需谨慎选择供应商，因PLA主导市场导致生产商较少。特种ABS混料常需1-3周定制生产。采购前请确认制造商库存。
打印易用性
询问任何3D打印老手最糟体验——他们很可能描述翘曲分层的失败打印件。ABS的敏感特性需精确环境控制，了解以下工艺可提升首次成功率。
1. 确保平台粘附
PLA的宽容性使其在185°-220°C喷嘴温度下能牢固粘附胶带、PEI板等表面。ABS需高达110°C加热床，缺乏自动控制时有能源浪费和火灾风险。
2. 预防翘曲问题
当高温喷嘴（230°C+）遇冷空气时ABS常翘曲，而PLA的低温打印可抵抗变形。改善ABS粘附的防翘方案包括封闭舱室或打印区控流。
为对抗ABS翘曲，高端FDM 3D打印机品牌如起迪科技已集成"腔室主动温控系统"，精确调节打印舱温度，显著缓解翘曲问题。
3. 烟雾因素考量
ABS加热液化时释放的刺鼻烟雾远超PLA的微弱气味。需专用排风系统或过滤附件，增加了桌面级设备的运营成本和清理难度。
打印件强度
成品必须承受应用环境中的合理应力——但材料的功能机械性能是否不同？
1. 冲击与拉伸性能
行业标准测试表明ABS的抗冲击性是PLA的2-3倍，可承受15-20kJ/m²冲击力才断裂。增强PLA复合材料可接近ABS强度，但标准PLA平均仅4-6kJ/m²。
2. 负载下的热性能
在-20°C至80°C密闭环境中，ABS保持比PLA更高的强度。当温度波动时，ABS会变得更坚固，而PLA在60°C以上逐渐软化变形。请将工况气候纳入材料性能评估。
美学品质
除功能外，粗糙表面或非预期透明度可能影响艺术、建筑和工业设计领域的应用效果。主流材料在美化构建方面表现如何？
1. 平滑层纹：减少可见层线
原始状态下，ABS因更快冷却速率呈现更平滑的可见层线。但蒸汽平滑技术可使两种材料最终获得注塑级光泽表面。
2. 上漆准备：开启创意选项
在原始塑料上，PLA比ABS更易上漆和进行丙酮蒸汽平滑等后处理。合理工作流下，两种材料均能满足创意需求。
功能热限值
无论是小批量定制外壳还是产线组装件，理解热行为决定了两种热塑性材料在真实高温环境中的适用场景。
1. 定义耐热性
在标准大气环境下，PLA玻璃化转变温度约60°C，超过即变形，限制了热水容器等应用。而ABS平均玻璃化转变温度达105°C，拓展了热水系统等可行性。
2. 明确适用场景
基于玻璃化温度，PLA适用于60°C以下场景如日用家电。ABS可承受80-100°C+环境，适用于车辆部件等需热缓冲的产品。
安全因素：废气与处置
从社区工坊到工业设施，随着排放和废物处理近年日益受监管，安全仍是3D打印普及的核心问题。
1. VOC与颗粒物担忧
加热ABS会释放苯乙烯气体和超细颗粒（UFP），特定浓度下可致刺激和肺功能下降。PLA排放的VOC显著较少，但操作时仍需使用封闭舱并注意呼吸安全。
2. 回收与生物降解
PLA线材通过工业堆肥自然分解的特性具有显著环保优势，因多数回收商无法处理3D打印塑料。目前PLA处置仍更环保。
应用推荐：ABS vs PLA
技术参数和测试数据指导能力，但实际成功需将材料行为与合适应用匹配以释放潜力。
1. 何时选择PLA而非ABS...
视觉原型、定制治具、快速概念和展示模型优选PLA。任何受益于坚固且可降解特性的设计也适用。
2. 何时选择ABS而非PLA...
需高耐久性、耐热性和精度的功能部件和定制外壳必须选用ABS。面对显著应力和气候压力的夹具及终端产品需ABS特性保障长期可靠。
3. 混合方案考量
对于极端需求，混合方案可发挥互补优势。轻质PLA模型指导外形，最终由坚固ABS执行；创意PLA标识与优化后的ABS外壳结合。需策略性组合优势。
按需选材
ABS和PLA线材间不存在普适"更优"材料。部件精度、强度需求、工况、排放、处置计划和应用目标共同决定具体场景的理想选择。可持续性考量使PLA在非功能性短周期制造中日益受青睐。对工程师而言，ABS数十年工业验证的韧性仍具价值。在热塑性材料间寻求平衡，通过情境化利用互补优势可提升两者价值。明确目标，权衡取舍，通过匹配经典材料的理想特性简化决策。