Materiale emblematico agli albori della stampa 3D FDM, l'ABS è stato a lungo il punto di riferimento per la produzione di parti tecniche. Sebbene PLA e PETG abbiano guadagnato terreno grazie alla loro facilità di stampa, non coprono tutte le esigenze, in particolare quando un pezzo deve resistere agli urti o essere utilizzato a basse temperature.
Ancora largamente utilizzato nei settori industriali, l'ABS è ancora oggi interessante, a condizione che vengano rispettati alcuni vincoli di stampa e di sicurezza.
In questo articolo, esamineremo le caratteristiche tecniche dell'ABS, i suoi campi di applicazione, le buone pratiche di stampa e i fattori da considerare per un uso efficace.
Che cos'è l'ABS
L'ABS, acronimo di Acrilonitrile Butadiene Stirene, è un polimero termoplastico ampiamente utilizzato nella stampa 3D e nell'industria.
È un terpolimero, formato dalla combinazione di tre monomeri: acrilonitrile, butadiene e stirene. Questa particolare struttura conferisce all'ABS un buon equilibrio tra rigidità, resistenza termica ed eccellente resistenza agli urti.
Su scala microscopica, l'ABS è costituito da una matrice SAN (stirene-acrilonitrile) in cui sono dispersi noduli di polibutadiene, che migliorano la capacità del materiale di assorbire energia e limitare la propagazione delle cricche.
Grazie a queste proprietà, il filamento ABS rimane il materiale preferito per la produzione di parti funzionali nella stampa 3D.
Immagine generata a scopo didattico.
ℹ️ Questa illustrazione è stata ispirata da osservazioni reali al microscopio elettronico (TEM) dell'ABS.
Per rispettare i diritti d'autore ed evitare di utilizzare direttamente immagini protette, abbiamo scelto di creare una nostra immagine didattica.
Per vedere una vera micrografia TEM che mostra la struttura dell'ABS, è possibile consultare l'articolo originale di Bernal et al. (1995) su ResearchGate.
Per quali applicazioni viene utilizzato l'ABS?
L'ABS è un materiale ampiamente utilizzato nell'industria, in particolare nei settori in cui la resistenza agli urti, la leggerezza e la stabilità dimensionale sono prioritarie. Viene utilizzato in molti prodotti di uso quotidiano e in applicazioni tecniche specifiche.
Nella produzione industriale :
- Componenti per autoveicoli (interni di veicoli, coperture, elementi di fissaggio, griglie di ventilazione, rivestimenti di cruscotti): la buona resistenza agli urti a basse temperature e la facilità di lavorazione ne fanno uno standard di lunga data in questo settore.
- Alloggiamenti per elettronica ed elettrodomestici (involucri di telecomandi, alimentatori, caffettiere, aspirapolvere, asciugacapelli, stampanti): l'ABS è utilizzato per la sua eccellente stabilità dimensionale, la facilità di stampaggio e la buona resistenza termica.
- Giocattoli, utensili, oggetti di uso quotidiano (mattoncini da costruzione, utensili per bambini, valigette, parti agganciabili, armadietti): l'ABS può essere utilizzato per produrre parti resistenti, rigide e leggere. In particolare, è il materiale utilizzato per i famosi mattoncini LEGO®.
Nella stampa 3D, il filamento ABS è adatto per :
- Parti funzionali e tecniche soggette a urti o all'utilizzo in ambienti leggermente ostili.
- Prototipi di pezzi stampati a iniezione, poiché l'ABS stesso è ampiamente utilizzato nello stampaggio a iniezione, consentendo una buona continuità tra prototipo e produzione.
- Oggetti che richiedono un post-trattamento (levigatura, foratura, verniciatura, levigatura con acetone), in particolare nei settori della prototipazione o della modellazione.
- Parti che devono essere incollate o assemblate meccanicamente, grazie alla sua buona lavorabilità.
Le proprietà dell'ABS per la stampa 3D
Prestazioni e proprietà principali :
L'ABS è un materiale apprezzato per la sua versatilità e il suo comportamento meccanico. Ecco le sue caratteristiche principali:
- Buona rigidità
- Eccellente stabilità dimensionale
- Buona resistenza meccanica, in particolare agli urti a basse temperature
- Resistenza ai graffi
- Luce (densità ≈1,05 g/cm³)
- Resistenza alla temperatura in uso continuo fino a 80°C
- Facile da lavorare (foratura, maschiatura, ecc.)
- Facile da lisciare e incollare con acetone
- Prezzo conveniente
Punti da tenere presenti:
- L'adesione tra gli strati è più difficile che con altri materiali
- Distorsione significativa durante la stampa (deformazione)
- Sensibile ai raggi UV: tende a ingiallire all'aperto.
- Materiale amorfo ma opaco, dovuto alle due fasi che lo compongono (matrice SAN e noduli di butadiene).
- Emissioni di stirene durante la stampa, una sostanza classificata come possibile cancerogeno (gruppo 2B della IARC)
Come si stampa l'ABS?
Per ottimizzare la stampa :
- Utilizzare una stampante con un involucro chiuso per stabilizzare la temperatura ambiente intorno al pezzo e limitare la deformazione.
- Proteggere il vassoio con una soluzione adesiva adeguata (spray, foglio PEI, BuildTak®, ecc.) per evitare la delaminazione.
- Ridurre la ventilazione: un raffreddamento troppo rapido favorisce il ritiro e la formazione di crepe.
- Per i pezzi complessi o per quelli con un'ampia superficie di contatto, utilizzare tetti o zattere.
- La riduzione della velocità di stampa migliora l'adesione tra gli strati.
Parti solide: attenzione al raffreddamento differenziale
Quando si stampano pezzi di grandi dimensioni, gli strati inferiori del pezzo beneficiano del calore della piastra, mentre gli strati superiori si raffreddano più rapidamente. Ciò provoca tensioni interne e favorisce la formazione di crepe.
Una cabina riscaldata o a temperatura controllata limita queste differenze di temperatura e migliora la coesione degli strati per tutta la loro altezza.
Quali sono i rischi della stampa 3D con l'ABS?
A temperatura ambiente, l'ABS è considerato stabile, senza particolare tossicità per l'utente. Tuttavia, se riscaldato, in particolare durante la stampa, può rilasciare stirene, una sostanza classificata come possibile cancerogeno dalla IARC, e particelle ultrafini.
Per stampare ABS in tutta sicurezza :
- Utilizzare un involucro chiuso
- Garantisce una filtrazione efficace(HEPA + carbone attivo)
- Arieggiare sempre dopo la stampa
- Evitare le aree di soggiorno
- Controllare le condizioni e la manutenzione del sistema di filtrazione.
- Limitare l'esposizione nelle aree condivise (aule, uffici, laboratori, ecc.).
PLA, PETG, ABS, ASA: quale filamento scegliere?
A seconda dell'applicazione, alcuni polimeri sono più adatti di altri. Ecco un rapido riepilogo delle principali differenze tra PLA, PETG, ABS e ASA:
Conclusione
L'ABS rimane una soluzione tecnica interessante per i pezzi resistenti agli urti, soprattutto a freddo, ed è facile da post-processare o lavorare. Tuttavia, richiede condizioni di stampa più rigorose per garantire la sicurezza dell'utente e la qualità di stampa.
Bibliografia
- INRS - Istituto Nazionale Francese per la Ricerca e la Sicurezza
Scheda tossicologica n°105 : Acrilonitrile
https://www.inrs.fr/publications/bdd/fichetox/fiche.html?refINRS=FICHETOX_105 - Bernal C., Frontini P., & al.
Microstruttura, deformazione e comportamento alla frattura di resine ABS commerciali.
Polymer Engineering & Science, 1995.
https://www.researchgate.net/publication/229904621_Microstructure_deformation_and_fracture_behavior_of_commercial_ABS_resins - Seelig T., Van der Giessen E.
Effetti della microstruttura sui campi di cricche e sulla tenacità alla frattura di miscele di polimeri PC/ABS.
https://www.researchgate.net/publication/30494524_Effects_of_microstructure_on_crack_tip_fields_and_fracture_toughness_in_PCABS_polymer_blends - MDPI Polimeri
Articolo di revisione sulle plastiche ABS.
https://www.mdpi.com/2073-4360/14/10/2105 - Alveo3D - Soluzioni di filtrazione per la stampa 3D
https://www.alveo3d.com/en/shop/ - Omnexus - SpecialChem
Guida alla selezione: Plastica acrilonitrile butadiene stirene (ABS) - Applicazioni chiave
https://omnexus.specialchem.com/selection-guide/acrylonitrile-butadiene-styrene-abs-plastic/key-applications - Francofil
Additive Manufacturing: Polimeri utilizzati in FDM (Fused Deposion Modeling)
Formazione interna da realizzare nel 2022 su richiesta di NextMove.
