Terpolimer akrylonitrylo-butadieno-styrenowy to kopolimer, który ma wiele zastosowań w czasach nam współczesnych. Stanowi on także składnik bazowy wybranych tworzyw, z których wykonuje się wydruki trójwymiarowe metodą FDM. Filamenty typu ABS, oparte na terpolimerze akrylonitrylo-butadieno-styrenowym, cieszą się dużą popularnością wśród osób zajmujących się drukiem przestrzennym z wielu powodów. Są one tworzywami, z których stosunkowo nietrudno drukuje się trójwymiarowe obiekty. Zalicza się je także do materiałów cechujących się bardzo dobrymi parametrami wytrzymałościowymi. Stanowi on zatem doskonałą konkurencję dla filamentów PLA. Tworzywa ABS-owe bywają jednak problematyczne. Nie bez przyczyny opisując poziom prostoty wykonywania z niego wydruków określono jako stosunkowo nietrudny. Słowo stosunkowo ma tu znaczenie bardzo istotne. Pamiętając jednak o kilku zasadach związanych z obchodzeniem się z filamentem ABS, drukowanie z niego przestrzennych struktur będzie miało przebieg bezproblemowy. Efekt stanowić będą trwałe, wszechstronnie odporne wydruki 3D. Czasem jednak własności podstawowego filamentu ABS są niewystarczające. Potrzeba czegoś więcej. Wówczas na scenę wkracza ABS modyfikowany.

Jak modyfikuje się filament typu ABS?

Cel jest jeden, a dróg do jego osiągnięcia - co najmniej dwie. Każda z nich opiera się jednak na tej samej zasadzie - umiejętnemu zmodyfikowaniu receptury klasycznego produktu. Recepturową bazę stworzoną z ABS-u wzbogaca się niewielkim dodatkiem odpowiednich substancji. Domieszkowanie podstawowego składnika tworzywa stosownymi surowcami poprawić może parametry odpornościowe filamentu lub zapewnić mu cechy dodatkowe, inne od tych, jakimi charakteryzuje się czysty terpolimer akrylonitrylo-butadieno-styrenowy. ABS łączy się czasem z innymi polimerami, tworząc złożone kopolimery. Posiadają one cechy, jakimi wykazuje się każda z substancji ów złożony materiał tworząca.

1. Domieszkowanie surowca bazowego odpowiednimi substancjami

   Substancję bazową tworzywa - ABS - łączy się zatem z odpowiednimi składnikami dodatkowymi, uzyskując filament o polepszonych parametrach wytrzymałościowych lub materiał posiadający atrybuty unikatowe, tj. takie, jakimi nie cechują się tradycyjne surowce do druku 3D, które oparto na terpolimerze akrylonitrylo-butadieno-styrenowym. Modyfikacja składu może przebiegać dwojako. Składnik bazowy filamentu można jedynie domieszkować odpowiednimi surowcami. Niewielki dodatek danego materiału sprawić może, iż oparty na ABS-ie produkt do druku 3D uzyska znakomite parametry wytrzymałościowe (przewyższające atrybuty odpornościowe surowca bazowego). Tak stworzony filament posiadać może również inne własności, którymi klasyczny ABS się nie cechuje. Odpowiedni dobór surowców dodatkowych daje zatem rezultaty fenomenalne. Filamenty, które zawierają tak przetworzony ABS, produkuje np. Spectrum Filaments. Odpowiada ona za stworzenie m.in. produktu o nazwie ABS GP450. Fiberlogy również posiada w swej ofercie filamenty oparte na umiejętnie zmodyfikowanym ABS-ie. Takim tworzywem jest ESD ABS, czyli materiał, z którego wytwarza się elementy chroniące układy elektroniczne przed negatywnym wpływem wyładowań elektrostatycznych. Terpolimer akrylonitrylo-butadieno-styrenowy zmodyfikować można tak, iż stanie się on materiałem małopalnym lub niepalnym. Przykład tak przygotowanego tworzywa stanowi ABS V0 FR od firmy ROSA 3D Filaments.

2. Tworzenie bardziej złożonych kopolimerów niż ABS

   Zaznaczyć na wstępie należy, iż ABS sam w sobie jest kopolimerem. Możliwe jest jednak również łączenie ABS-u z innymi termoplastami - uzyskuje się wówczas bardziej złożone materiały kopolimerowe. Terpolimer akrylonitrylo-butadieno-styrenowy bywa łączony m.in. z nylonem (PA) oraz poliwęglanem (PC). Tak utworzone filamenty posiadają właściwości charakterystyczne dla każdego z termoplastów, z których dany złożony kopolimer wyprodukowano. Drugi polimer, który wraz z ABS-em stanowił będzie kopolimerową bazę materiału, dobiera się tak, aby jego właściwości kompensowały niedoskonałości surowca pierwotnego. Produkcją filamentów z tak zmodyfikowanym ABS-em zajmuje się m.in. F3D Filament. Tworzy ona kopolimerowe tworzywa do druku 3D takie jak np. PC/ABS I, PC/ABS B oraz ABS/PA.

ABS modyfikowany - przykłady filamentów, które go zawierają

Terpolimer akrylonitrylo-butadieno-styrenowy bywa często modyfikowany. Istnieje wiele firm produkujących filamenty, które się tego podejmują, tworząc unikatowe filamenty ABS. Wśród nich jest m.in. ROSA 3D Filaments, Fiberlogy oraz Spectrum Filaments. Produkują one rozmaite filamenty ABS domieszkowane rozmaitymi substancjami mającymi istotny wpływ na własności produktu finalnego. Tworzywa do druku 3D zawierające zmodyfikowany terpolimer akrylonitrylo-butadieno-styrenowy wykonuje także F3D Filament. Ma ona w swej ofercie m.in. filamenty będące połączeniem ABS-u z innymi termoplastami.

1. ABS GP450

   ABS GP450 to filament produkowany przez firmę Spectrum Filaments. Wchodzi on w skład linii Spectrum Industrial, czyli serii tworzyw do druku 3D metodą FDM, z których wykonywać można wydruki trójwymiarowe mające zastosowanie w różnorodnych sferach przemysłu. Bazę recepturową filamentu ABS GP450 stanowi oczywiście terpolimer akrylonitrylo-butadieno-styrenowy. Domieszkowano go substancjami, dzięki któremu poprawione zostały własności wytrzymałościowe ABS-u. Zwiększona została jego odporność na pękanie. Wydruki trójwymiarowe z filamentu ABS GP450 wykonywać można z dużą szybkością. Prędkość druku wynieść może nawet do 200mm/s. Drukowany tak szybko obiekt wciąż będzie cechować się znakomitą jakością - nie będzie ona odbiegać od tej, jaką charakteryzują się powierzchnie wydruków wykonywanych wolniej. Cechuje się on znacznie większą odpornością mechaniczną niż materiały utworzone z niezmodyfikowanego ABS-u. Filament firmy Spectrum Filaments jest materiałem sztywnym i twardym. Cechuje się on dużą udarnością, czyli odpornością na wpływ tzw. obciążeń dynamicznych (czyli m.in. uderzeń). Materiał ten wykazuje się również wysoką wytrzymałością termiczną i chemiczną. Filament ABS GP450 jest tworzywem powstałym z myślą o jego zastosowaniach przemysłowych - stąd właśnie wynika jego wysoka trwałość oraz możliwość drukowania z niego wysokojakościowych obiektów 3D z niemałą szybkością.

   

   ABS GP450 występuje w wielu wariantach barwnych. Powyższe zdjęcie przedstawia szpulę tworzywa koloru Pure Green. (©Spectrum Filaments)

2. ESD ABS

   ESD ABS jest filamentem do druku 3D techniką Fused Deposition Modelling, który wyprodukowany został przez firmę Fiberlogy. Jego recepturę oparto na terpolimerze akrylonitrylo-butadieno-styrenowym. Stanowi on powyżej 90% całego produktu. Omawiany polimer poddano stosownym modyfikacjom, dodając do niego odpowiednie składniki. Jak ich obecność wpływa na własności filamentu ESD ABS? Dzięki dodatku odpowiednich składników materiał cechuje się bardzo dobrymi własnościami antystatycznymi. Oznacza to, iż ładunek, jaki nagromadzi się na powierzchni utworzonego z omawianego tworzywa wydruku, zostanie rozproszony. Filament ESD ABS wykorzystany może być do produkcji ochronnych komponentów układów elektronicznych. Są one wrażliwe na wpływ wyładowań elektrostatycznych. Filament firmy Fiberlogy cechuje się dodatkowo wysokim stopniem odporności na działanie różnorodnych związków chemicznych. Jest on także tworzywem o dużej udarności. Filament ESD ABS charakteryzuje się także niemałą odpornością termiczną. Jego post-processing jest nietrudny. Powierzchnia utworzonych z niego wydruków trójwymiarowych niełatwo poddaje się próbom jej zarysowania. Filament ESD ABS jest więc tworzywem trwałym, zaś jego atut dodatkowy stanowi wspomniana już antystatyczność.

   

   Z filamentu ESD ABS wykonywać można ochronne elementy układów elektronicznych. (©Fiberlogy)

3. ABS V0 FR

   ABS V0 FR stanowi filament, za stworzenie którego odpowiada ROSA 3D Filaments. Jego bazą jest terpolomer akrylonitrylo-buadieno-styrenowy. Materiał domieszkowano antypirenami - uniepalniaczami. Ich dodatek sprawił, iż filament ABS V0 FR zalicza się do grona niepalnych/małopalnych (materiałów klasy V0). Tworzywo cechuje się wysoką wytrzymałością mechaniczną. Jest dodatkowo odporny na wpływ dość wysokich temperatur oraz - uwaga, uwaga - promieniowanie UV. Duża niepodatność na negatywne działanie promieni nadfioletowych to własność, której klasyczny ABS nie wykazuje. Łatwo ulega on uszkodzeniu wskutek wystawienia go na działanie promieniowania UV. Problem ten nie dotyczy jednak wydruków trójwymiarowych utworzonych z filamentu ABS V0 FR. Materiał on doskonale sprawdzi się w roli surowca budulcowego obiektów, od których wymagana jest niepalność, czyli np. obudów sprzętu elektronicznego.

   

   Szpula filamentu ABS V0 FR firmy ROSA 3D Filaments. Dodatek uniepalniaczy sprawia, iż materiał cechuje się niepalnością. (©ROSA 3D Filaments)

4. PC/ABS

   PC/ABS to filament będący połączeniem dwóch termoplastów: terpolimeru akrylonitrylo-butadieno-styrenowego (ABS) oraz poliwęglanu (PC). Stanowi on materiał kopolimerowy, który współtworzą wspomniane wcześniej polimery. Cechuje go bardzo duża wytrzymałość termiczna, większa od tej, jaką charakteryzują się zwykłe tworzywa ABS-owe. Własność ta wynika z właściwości poliwęglanu. PC/ABS to także filament o bardzo wysokiej udarności. Jest ona większa od tej, jaką cechują się klasyczne tworzywa poliwęglanowe. Duża udarność materiału wynika z udarnościowych własności ABS-u. Poszczególne polimery tworzące omawiany tu kompozyt doskonale się uzupełniają, jeśli weźmie się pod uwagę ich własności. PC/ABS to przykład tworzywa wszechstronnie wytrzymałego, co przekłada się na jego znakomicie wysoką trwałość. Takie filamenty oferuje m.in. F3D Filament. Produkuje ona filament PC/ABS w dwóch wersjach - I oraz B - różniących się nieco własnościami. PC/ABS I wykazuje się bardzo wysoką odpornością temperaturową. Wersja B tego tworzywa cechuje się wyższą niepodatnością na wpływ mechanicznych czynników niż jego forma oznaczona literą I.

   

   Filament PC/ABS produkuje m.in. F3D Filament. Zdjęcie powyższe przedstawia szpulę materiału PC/ABS I. (©F3D Filament)

5. ABS/PA

   ABS/PA to kopolimer złożony z ABS-u oraz nylonu (PA). Cechuje się on znacznie zmniejszonym skurczem przetwórczym w porównaniu do filamentów opartych na czystym nylonie. ABS/PA wykazuje się także znakomitą wytrzymałością mechaniczną (obejmuje ona także udarność, której poziom do najniższych nie należy!) oraz odpornością termiczną. Charakteryzuje się on ponadto dużą niepodatnością na wpływ rozległego grona związków chemicznych. Filament ABS/PA produkuje m.in. F3D Filament.

    

   Szpula filamentu ABS/PA produkowanego przez F3D Filament

Filamenty zawierające zmodyfikowany ABS - czy warto się nimi zainteresować?

Filamenty, które oparto na ABS-ie, który poddano rozmaitym modyfikacjom, zdecydowanie są produktami, którymi warto się zainteresować, dobierając materiał do własnych potrzeb. Wiele z nich ma niezwykle interesujące, unikatowe własności. Wszystkie z nich łączy jedno - wysoka, szeroko rozumiana wytrzymałość. W parze z unikalnymi cechami niektórych z tych tworzyw stanowi ona bardzo dobry argument za wykorzystaniem omawianego rodzaju filamentów do własnych projektów.