วิธีเลือกระหว่าง ABS และ PLA

คำถามที่เรามักได้ยินเวลาพูดถึง 3D printing คือเราสามารถสร้างชิ้นงานด้วยวัสดุอะไรได้บ้าง? ถึงแม้ในปัจจุบันจะมีการพัฒนาวัสดุใหม่ๆออกมาหลากหลายชนิด แต่สองวัสดุยอดนิยมที่ยังคงครองตลาด consumer 3D printing ก็คือพลาสติก ABS และ PLA นั่นเอง

"ABS" หรือ Acrylonitrile Butadiene Styrene เป็นพลาสติกน้ำหนักเบาซึ่งใช้กันแพร่หลายในการฉีดพลาสติก (injection molding) เป็นวัสดุที่ใช้ทำของเล่นบล็อก LEGO ระบบท่อพลาสติก อุปกรณ์กีฬา และชิ้นส่วนยานยนต์ต่างๆ โดย ABS มีคุณสมบัติหลักๆดังนี้

• เป็นวัสดุที่แข็งแรง ทนทานต่อแรงดึง แรงกระแทก มีความยืดหยุ่นเล็กน้อย
• ทนความร้อนได้สูง มี Glass Transition Temperature* ที่ 105 °C เหมาะสำหรับชิ้นงานที่ต้องใช้งานกลางแจ้ง ตากแดด ใช้ในรถ หรือชิ้นส่วนเครื่องจักรที่ต้องทนความร้อนสูง
• ABS สามารถนำไป Process ต่อได้ง่ายกว่า PLA เช่นนำไปตัด เจาะรู ต๊าปเกลียว อบสารเคมี (Acetone) เพื่อให้ผิวเรียบ

*Glass Transition Temperature คือระดับอุณหภูมิที่วัสดุอยู่ในสภาพกึ่งแข็งกึ่งเหลว โดยวัสดุจะนิ่มและอ่อนตัวลงเมื่อถึงอุณหภูมิจุดนี้

การทำ Acetone treatment ทำให้ได้ชิ้นงาน ABS ที่เรียบแววเหมือนชิ้นงานด้านซ้าย

ส่วน PLA หรือ Polylactic Acid เป็นพลาสติกซึ่งผลิตจากวัตถุดิบธรรมชาติเช่นแป้งข้าวโพดและอ้อย จึงย่อยสลายได้ตามธรรมชาติและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากกว่า ABS ซึ่งทำจากปิโตรเลียม

• PLA มีลักษณะเหมือนแก้ว คือมีความแข็งมาก แต่ไม่ยืดหยุ่น หากได้รับแรงกระแทกอาจหักได้ ต่างกับ ABS ที่สามารถงอตัวได้ระดับหนึ่งก่อนจะหัก
• PLA ทนความร้อนได้ต่ำกว่า ABS โดยมี Glass Transition Temperature ที่ประมาณ 60 °C จึงไม่ควรใช้ในสภาพที่มีอุณหภูมิสูง เช่นในรถที่จอดตากแดด
• ชิ้นงานที่พิมพ์จาก PLA จะมีสีสดสะท้อนแสงเล็กน้อย แลดูสวยงามกว่า ABS
  

การพิมพ์

• ABS ทนความร้อนได้สูงกว่า PLA และยังมีอัตราการหดตัวสูงกว่าอีกด้วย เวลาพิมพ์ ABS จึงต้องเปิดฐานพิมพ์ทำความร้อน (heated bed) มิฉะนั้นขอบของชิ้นงานอาจงอตัวและหลุดจากฐานพิมพ์ได้
• เนื่องจาก ABS หดตัวเยอะกว่า PLA เมื่อออกจากหัวฉีด จึงควรพิมพ์ด้วย 3D printer ลักษณะเฟรมปิด (enclosed) เพื่อให้อุณหภูมิในเครื่องพิมพ์คงที่ และป้องกันลมพัดโดนชิ้นงาน ซึ่งอาจทำให้ layer ของชิ้นงานแยกตัวระหว่างพิมพ์ (delamination)
• ABS มีความหนืดกว่า PLA เมื่อหลอมละลาย ชิ้นงานที่พิมพ์ด้วย PLA จะสามารถเก็บรายละเอียดได้คมกว่า โดยเฉพาะชิ้นงานที่มีมุมแหลมหรือมี detail เยอะๆ เวลาพิมพ์ด้วย ABS จึงควรใช้ความเร็วที่ต่ำกว่า PLA เล็กน้อย
• PLA ไม่มีกลิ่นฉุนขณะพิมพ์ ในขณะที่ ABS อาจมีกลิ่นเหมือนพลาสติกไหม้อ่อนๆ

การงอตัวของขอบวัตถุ ซึ่งอาจเกิดขณะพิมพ์ ABS หากไม่ใช้ฐานพิมพ์ทำความร้อน

การเลือกใช้งาน

จากคุณสมบัติข้างต้นสามารถสรุปได้ว่า PLA เป็นวัสดุที่พิมพ์ง่ายกว่า แข็งกว่า สีสันสวยงาม เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม สามารถใช้กับเครื่องพิมพ์สามมิติแทบทุกรุ่น เหมาะสำหรับผู้เริ่มต้น ใช้เพื่อการศึกษาในโรงเรียน มหาวิทยาลัย การทำงานอดิเรก การทำชิ้นงานประดับและของใช้ในบ้าน โมเดลสถาปัตยกรรม ผลิตภัณฑ์ต้นแบบ (prototype) เป็นต้น

สำหรับ ABS ถึงแม้จะใช้งานยากกว่าเพราะต้องใช้ฐานพิมพ์ทำความร้อน แต่ก็มีจุดเด่นในเรื่องของความแข็งแรงทนทาน ทนความร้อน และมีความยืดหยุ่น จึงเหมาะที่จะใช้ในที่ๆโดนความร้อน ใช้งานกลางแจ้ง งานวิศวกรรม ชิ้นส่วนกลไกที่ต้องทนแรงกระแทกและแรงบิด ทั้งนี้ในการเลือกวัสดุที่เหมาะสม ควรพิจารณาถึงลักษณะการใช้งานของเรา สภาพแวดล้อมที่จะใช้งาน และความสามารถของ 3D printer ที่เรามีครับ