So sánh nhựa nhiệt dẻo (Thermoplastic) in 3D: PLA, ABS và NYLON
Nhiều người thường hay thắc mắc Thermoplastic là gì? Trong bài viết dưới đây chúng ta hãy cùng tìm hiểu khái niệm này và so sánh 3 loại vật liệu phổ biến nhất là Nylon, ABS và PLA ứng dụng trong in 3D.
Thermoplastic là gì?
Thermoplastic hay còn gọi là nhựa nhiệt dẻo là loại vật liệu khá giống với Polymer, loại vật liệu này có độ linh hoạt nên có thể chảy khi nung nóng. Do đó, người dùng có thể tạo được nhiều hình dạng khác nhau theo ý muốn.
Thermoplastic rất phổ biến bởi tính an toàn, thân thiện với người dùng và chúng có thể được nung chảy, tạo hình, làm lạnh để tạo một chi tiết ổn định về kích thước chỉ trong vài giây. Nhiệt độ xử lý bắt đầu trong khoảng 120°C đối với polyetylen, nhưng có thể cao tới 345°C đối với nhựa nhiệt kỹ thuật hiệu suất cao như poly.
Khi tác động nhiệt lên Thermoplastic với mức nhiệt không cần quá cao, người dùng có thể dễ dàng thêm bớt hoặc tạo ra một chi tiết khác. Chính vì vậy, loại vật liệu này có thể kết hợp cùng với máy in 3D để tạo ra sản phẩm theo yêu cầu.
Những vật liệu Thermoplastic phổ biến
PLA, ABS và Nylon là các vật liệu thermoplastic tiêu biểu và đều có thể sử dụng ở các máy in 3D cơ bản và là những vật liệu in có giá cả phải chăng nhất.
PLA cứng và đàn hồi tốt hơn ABS nhưng lại chịu nhiệt kém. ABS yếu hơn và không cứng như PLA nhưng lại bền, nhẹ hơn và là vật liệu phù hợp cho ứng dụng tạo mẫu.
Trong khi đó, Nylon là vật liệu nhựa nhiệt dẻo được trộn với các thành phần khác tạo nên sợi vật liệu mới với khả năng kháng hóa chất và có độ dẻo dai cao hơn PLA và ABS.
Phần tiếp theo của bài viết này sẽ so sánh PLA với ABS và Nylon, và sợi Nylon đã được xử lý thế nào để phục vụ nhiều ứng dụng sản xuất hơn. Phần cuối chúng ta sẽ cùng khám phá vật liệu in 3D sợi Onyx.
PLA
PLA là vật liệu thermoplastic thân thiện với người dùng với độ cứng và đàn hồi cao hơn ABS và Nylon. Với nhiệt độ nóng chảy thấp và khả năng mẫu in bị cong vênh tối thiểu, PLA là một trong những vật liệu dễ in nhất. Tuy nhiên, nhiệt độ nóng chảy thấp cũng khiến độ đàn hồi và độ cứng giảm khi ở mức nhiệt độ >50°C. Ngoài ra, PLA còn khá giòn, dẫn đến việc các mẫu in kém bền và khả năng chống va đập kém.
Mặc dù PLA và vật liệu cứng nhất trong 3 loại vật liệu ở đây, khả năng chịu nhiệt và hóa chất kém nên không được sử dụng trong môi trường sản xuất công nghiệp.
ABS
Mặc dù ABS yếu và ít cứng hơn nhưng bền, nhẹ hơn PLA, thường thích hợp cho các ứng dụng cao cấp hơn. ABS bền hơn một chút, nhẹ hơn khoảng 25% và khả năng chống va đập cao gấp 4 lần PLA. ABS khó in hơn PLA do khả năng chịu nhiệt cao và dễ bị cong vênh. Do vậy, yêu cầu bàn nhiệt và đầu đùn vật liệu phải nóng hơn 40-50°C. Mặc dù ABS không phải vật liệu chịu nhiệt nhưng có nhiệt độ biến dạng cao hơn so với PLA và Nylon.
Do có độ bền cao hơn so với PLA, ABS có một số ứng dụng thực tế hơn như tạo mẫu và in các chi tiết sử dụng cuối có ứng suất thấp.
Nylon
Nylon là vật liệu nhựa dẻo, bền với độ cứng và đàn hồi thấp hơn PLA và ABS. Tuy nhiên, tính chất dễ uốn của vật liệu này làm cho nó dẻo dai hơn nhiều so với hai loại kia, với khả năng chống va đập gấp 10 lần ABS. Nylon có khả năng kháng hóa chất tốt, mở ra nhiều khả năng ứng dụng trong công nghiệp hơn. Cũng giống như ABS, in 3D vật liệu Nylon cần phải cẩn thận. Vật liệu này đòi hỏi phải được đùn ở nhiệt độ cao hơn. Do xu hướng dễ hút ẩm từ không khí, cần bảo quản Nylon trong hộp khô.
Nylon dai và kháng hóa chất tốt hơn so với ABS và PLA, nhưng độ cứng và đàn hồi thấp nên không được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp chế tạo. Do đó, những tiến bộ trong vật liệu in 3D đã được ứng dụng và pha trộn giữa sợi Nylon và các sợi khác, mở ra cánh cửa mới cho in 3D công nghiệp.
Nylon tổng hợp và sợi Onyx
Sợi nylon tổng hợp bao gồm nylon và các hạt vật liệu cứng hơn như sợi thủy tinh hoặc sợi carbon. Những sợi tổng hợp này giữ được những đặc tính tốt của nylon mà vẫn tăng được độ cứng và độ đàn hồi. Sợi Onyx của Markforged là một trong những loại sợi tổng hợp này, pha trộn giữa sợi nylon với sợi carbon băm nhỏ nhằm cải thiện đáng kể các tính chất quan trọng của vật liệu. Đây là sợi nhựa nhiệt dẻo có độ bền cao, cứng hơn và đàn hồi tốt hơn gấp 1,4 lần so với ABS và có thể gia cố bằng các loại sợi liên tục. Việc ra đời các loại sợi vật liệu liên tục mở ra các khả năng in 3D các chi tiết cơ khí cứng hơn.
Mẫu tay phanh được in trên máy in 3D của Markforged bằng các vật liệu sợi nylon tổng hợp khác nhau, từ trái sang phải: nylon, nylon được gia cố bằng sợi thủy tinh, nylon gia cố bằng sợi Kevlar, nylon gia cố bằng sợi carbon, nylon gia cố bằng sợi carbon được sơn đen
Với tính chất vật liệu cứng, đàn hồi tốt hơn, độ bền cao và chịu được hóa chất, sợi Nylon tổng hợp như Onyx là một trong số ít vật liệu nhựa nhiệt dẻo in 3D đủ cứng cho ứng dụng công nghiệp. Sợi nylon tổng hợp thích hợp làm jig, fixture, tạo mẫu chức năng và kể cả các chi tiết cơ khí sử dụng được ngay.
Lựa chọn vật liệu PLA, ABS hay Nylon?
PLA, ABS và Nylon là những vật liệu nhựa nhiệt dẻo rất tuyệt vời do giá thành thấp, dễ in 3D. Nếu bạn đang tìm kiếm vật liệu in 3D đạt tiêu chuẩn công nghiệp thì sợi nylon tổng hợp có cơ tính tốt hơn, chịu được tốt hơn các môi trường sản xuất khắc nghiệt.
Tìm hiểu một số vật liệu composite in 3D có độ bền, cứng tại đây.