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PLA vs ABS: quale materiale scegliere?

Pubblicato il 26 Dicembre 2024 da Elisa L.

Quando si parla di scegliere i propri polimeri per la stampa 3D, può essere difficile decidere quali utilizzare. Questo discorso vale per chiunque adoperi la stampa 3D, ma soprattutto per i principianti o gli hobbisti che utilizzano la stampa 3D FDM/FFF, per i quali può sembrare impossibile sapere quale sia il filamento più adatto. In precedenza, abbiamo analizzato le differenze tra due filamenti per la stampa 3D, il PLA e il PETG. Ora metteremo a confronto i due dei filamenti più popolari e diffusi: il PLA e l’ABS. Approfondiremo insieme le proprietà, i requisiti di stampa e molte altre informazioni riguardanti questi due materiali. Abbiamo analizzato le somiglianze e le differenze tra PLA e ABS per aiutarti a capire meglio quale utilizzare a seconda delle tue esigenze.

Caratteristiche e proprietà di PLA e ABS

Naturalmente, quando si parla delle caratteristiche del PLA messe a confronto con quelle all’ABS, la prima cosa da considerare è il materiale di cui sono fatti. Sebbene entrambi siano considerati termoplastici, ovvero polimeri che possono essere modellati mediante fusione per poi subire un processo di raffreddamento e indurimento, le somiglianze tra i due finiscono qui. Il PLA si ricava da fonti organiche come il mais o la canna da zucchero, mentre l’ABS, come la maggior parte delle plastiche standard, è ricavato dal petrolio. Più precisamente, il PLA è ottenuto da amido vegetale fermentato proveniente da fonti come mais, manioca, canna da zucchero o polpa di barbabietola da zucchero. Gli zuccheri provenienti da queste fonti vengono trasformati in acido lattico che viene poi polimerizzato in acido polilattico. L’ABS, invece, è composto da tre monomeri: acrilonitrile, butadiene e stirene. L’acrilonitrile è un monomero sintetico prodotto dall’uomo che deriva da propilene e ammoniaca, il butadiene è un idrocarburo del petrolio e lo stirene si ottiene dalla deidrogenazione, ossia la rimozione dell’idrogeno per reazione chimica, dell’etilbenzene. La composizione di questi due materiali ha un impatto diverso in termini di “sostenibilità” dei materiali stessi.

Le parti stampate in 3D con PLA e ABS hanno delle differenze sia nell’aspetto che nelle proprietà, come si può vedere qui sopra (crediti fotografici: Fictiv).

Il PLA viene spesso elogiato per essere un materiale più ecologico perché è di fatto biodegradabile. Tuttavia, è importante notare che è veramente biodegradabile solo nelle giuste condizioni. Purtroppo, in molte città non vi sono gli strumenti adatti per smaltirlo. Ciò significa che, sebbene sia possibile riciclare il PLA, in realtà si può smatire solo attraverso il compostaggio industriale. Pertanto, anche se il PLA è ovviamente più “green” di molti altri materiali, soprattutto perché è prodotto con risorse rinnovabili, forse non è così ecologico come spesso si crede quando si tratta di smaltimento.

D’altra parte, l’ABS non è considerato da principio un materiale sostenibile o ecologico. Come già accennato, l’ABS è prodotto a partire dal petrolio, come la maggior parte delle materie plastiche, il che significa che la sua lavorazione non è altrettanto sostenibile. Tuttavia, il vantaggio è che l’ABS è riciclabile, anche se non è molto accettato dai centri di riciclaggio. Considerando che molte persone non si rendono conto di quanto sia limitata la biodegradabilità del PLA, questo potrebbe essere considerato un vantaggio per i principianti che potrebbero essere più sicuri che la plastica venga smaltita in modo appropriato senza creare ulteriori rifiuti.

Al di là della composizione del materiale, ABS e PLA hanno anche proprietà distintive che li differenziano l’uno dall’altro. Una di queste è la resistenza al calore, che sarà un fattore importante quando si parlerà di facilità di stampa. In particolare, l’ABS è resistente al calore e ha una temperatura di transizione vetrosa più elevata, mentre il PLA fonde a temperature molto più basse e quindi non è considerato resistente al calore. Questo ha ovviamente un impatto sulle applicazioni dei materiali, che verranno trattate più avanti.

In generale, se si cerca un materiale più resistente e con migliori proprietà meccaniche, è meglio scegliere l’ABS. Oltre a essere resistente al calore e ad avere una maggiore deflessione termica, è anche resistente agli urti, più durevole e più leggero del PLA. Detto questo, nonostante i due materiali abbiano una resistenza alla trazione simile (anche se per l’ABS è leggermente inferiore), l’ABS è spesso preferito per le applicazioni più industriali perchè dispone di proprietà come la duttilità, ovvero la capacità di un materiale di essere deformato senza fratturarsi, nonché una maggiore resistenza alla flessione e un migliore allungamento prima della rottura. In sostanza, ciò significa che l’ABS è più flessibile rispetto al più fragile PLA. L’insieme di queste caratteristiche consente all’ABS di essere scelto anche per applicazioni finali ed è uno dei motivi per cui è così popolare in settori come lo stampaggio a iniezione.

PLA vs ABS

Caratteristiche del PLA messe a confronto con quelle dell’ABS.

Il PLA, tuttavia, viene preferito in altri casi. In particolare, è più resistente e più rigido dell’ABS. Purtroppo, a causa del suo basso punto di fusione, perde queste proprietà al di sopra dei 50°C, rendendolo meno utile in qualsiasi applicazione che preveda l’utilizzo del calore. Tuttavia, anche se l’ABS è significativamente più resistente al calore rispetto al PLA, si degradano entrambi alla luce UV e al calore con il passare tempo, perchè bisogna ricordarsi che sono entrambi dei materiali termoplastici. Per le parti destinate all’esterno, quindi, è preferibile utilizzare materiali diversi.

Facilità di stampa

Dopo aver analizzato le caratteristiche e le proprietà del PLA rispetto all’ABS, è importante approfondire il processo di stampa 3D. Un elemento importante da considerare è la temperatura di transizione vetrosa, che differisce significativamente tra le due termoplastiche, influenzando la preparazione della stampa. La temperatura di transizione vetrosa rappresenta l’intervallo in cui il materiale subisce una transizione termodinamica, passando da uno stato rigido a uno più elastico. Per il PLA, questo intervallo si colloca tra 60 e 100°C, mentre per l’ABS varia tra 105 e 200°C. Questa differenza determina il punto di fusione del materiale, ovvero quando raggiunge lo stato liquido ed è pronto per essere estruso. La durata necessaria per riscaldare la stampante 3D e raggiungere la temperatura ottimale dipenderà dai parametri configurati nel software di slicing, che variano in base alle specifiche esigenze di stampa e al tipo di materiale utilizzato.

A questo proposito, è essenziale impostare correttamente le variabili del processo di produzione, sia il piano che la testina di stampa. L’ABS richiede una temperatura elevata del letto di stampa, circa 80-110ºC, contro i 60ºC solitamente stabiliti per il PLA. Anche per quanto riguarda l’estrusore, il PLA richiede una temperatura più bassa, in particolare circa 180-230°C rispetto ai 210-250°C necessari per l’ABS.

In termini di facilità d’uso, l’ABS è noto per essere più complesso da stampare rispetto al PLA. Le difficoltà di stampa incontrate sono anche legate alla temperatura e alle proprietà di ciascun materiale. Il PLA fonde a una temperatura inferiore rispetto all’ABS, quindi, al termine del processo di stampa 3D del pezzo, il cambiamento termico per la solidificazione degli strati è minore. Tuttavia, poiché l’ABS richiede temperature più elevate per fondersi, al momento del raffreddamento delle parti si verificherà un cambiamento più brusco. Questo restringimento termico può portare alla formazione di pezzi non ben formati. Infatti, uno dei problemi più comuni è la deformazione, in cui le estremità del pezzo si contraggono, si staccano dal vassoio e si deformano. Per evitare questo fenomeno, è fondamentale controllare la temperatura e l’ambiente di stampa quando si stampa con l’ABS e, se necessario, utilizzare degli adesivi. Questo è anche uno dei motivi per cui spesso si raccomanda fortemente di utilizzare una stampante 3D con una camera chiusa quando si stampa con l’ABS.

L’ABS tende a deformarsi, un problema legato al ritiro del materiale in caso di sbalzi di temperatura.

Entrambi i materiali vengono stampati più o meno con la stessa velocità, il che è un vantaggio perché non è necessario regolare i parametri nello slicer per i diversi materiali. Il PLA stampa generalmente a 60 mm/s, anche se alcuni utenti hanno lavorato con velocità superiori. L’ABS, invece, si aggira solitamente tra i 40 e i 60 mm/s e ed è difficile raggiungere una velocità superiore di stampa con questo materiale.

Un altro aspetto da tenere presente durante il processo di produzione è quello delle emissioni generate durante la lavorazione. Come quasi tutti i filamenti termoplastici, durante la stampa vengono generati odori e gas nocivi, anche se alcuni sono più dannosi di altri. Quando il materiale viene riscaldato, rilascia sostanze contenenti particelle dannose per la salute. Nel caso del PLA, poiché proviene da fonti naturali e vegetali, non emette un odore forte e quindi non causa allarmismi. L’ABS, invece, è noto per emettere gas tossici che rilasciano un odore sgradevole. Anche per questo motivo, quando si utilizza l’ABS, si raccomanda di dotarsi di una struttura di stampa chiusa e di un filtro dell’aria per evitare che i fumi vengano rilasciati nell’ambiente di lavoro. Anche in questo caso, è consigliabile ventilare continuamente la stanza per garantire che i fumi non raggiungano i polmoni. Ciò è dovuto alla presenza di stirene nell’ABS, un materiale tossico per l’uomo se inalato.

Infine, per conoscere in prima persona le proprietà e la stampabilità di entrambi i filamenti, abbiamo parlato con i professionisti del settore. Luke Taylor, Marketing Manager di Polymaker, ha spiegato: “Il PLA è un materiale più debole, ma il vantaggio è che è molto facile da lavorare, si stampa molto facilmente. Non è necessario un letto riscaldato, non servono temperature elevate, ha un tasso di ritiro molto basso, mentre l’ABS ha un tasso di ritiro molto alto. Ed è logico, in generale vediamo che migliori sono le proprietà meccaniche, più difficile è la lavorazione. Tuttavia, possiamo anche aggiungere qualcosa al PLA per renderlo più resistente senza modificarne la stampabilità”.

Figure stampate in 3D con filamento PLA di Polymaker (crediti fotografici: Polymaker)

Post-processing

Sia per il PLA che per l’ABS si possono utilizzare tecniche di post-processing simili. Tuttavia, ci sono alcune differenze evidenti, una delle quali riguarda la finitura del pezzo dopo la stampa. Le parti in PLA sono più lucide subito dopo la rimozione, mentre l’ABS tende ad avere una finitura più opaca. Entrambi i materiali possono anche essere dipinti dopo la stampa per poter essere decorati.

L’ABS, rispetto al PLA, si presta generalmente meglio alle operazioni di post-processing, per diversi motivi. Sebbene entrambi i materiali possano essere levigati, l’ABS risulta più semplice da trattare grazie alla sua maggiore resistenza. Al contrario, il PLA tende a sciogliersi più facilmente a causa della sua bassa resistenza al calore, rendendo la carteggiatura e altre lavorazioni meccaniche più delicate e complesse.

Un ulteriore vantaggio dell’ABS è la possibilità di ottenere una finitura lucida tramite levigatura a vapore con acetone, un solvente incolore comunemente utilizzato per trattare le materie plastiche. Questo metodo, non applicabile al PLA, consente di ottenere risultati rapidi e una superficie liscia e brillante. Per il PLA, invece, un’alternativa simile prevede l’uso del tetraidrofurano (THF). Questo solvente può essere impiegato per una lucidatura manuale o, in alcuni casi, per processi di levigatura a vapore, sebbene richieda maggiore attenzione e non sia altrettanto semplice o rapido quanto il trattamento con acetone per l’ABS.

Questi pezzi hanno una finitura lucida grazie alla levigatura con acetone (crediti fotografici: Zortrax)

Applicazioni per PLA e ABS

Un’altra differenza importante che si può riscontrare quando si parla di PLA e ABS riguarda le applicazioni di ciascun materiale. A seconda dello scopo si può scegliere l’uno o l’altro. Il PLA è il materiale più utilizzato nella stampa 3D FDM e viene impiegato soprattutto in ambito maker. Ciò è dovuto principalmente alla sua facilità di stampa e alle sue proprietà meccaniche che rendono le parti fragili, deboli e sensibili al sole e alle alte temperature. Per questo motivo, viene spesso utilizzato da utenti inesperti o per la creazione di elementi decorativi e giocattoli.

D’altra parte, l’ABS è un materiale più industriale che offre proprietà avanzate e, sebbene sia più difficile da stampare, i pezzi hanno qualità migliori. Per questo motivo viene spesso utilizzato nello sviluppo di prototipi, ingranaggi o utensili. In breve, viene solitamente implementato in situazioni in cui le parti possono essere sottoposte a stress test e in cui è richiesta un’elevata resistenza meccanica e termica. Pertanto, prima di iniziare il processo di produzione additiva, è bene valutare le differenze tra i due materiali per creare dei pezzi in base al loro utilizzo finale.

Il PLA è tipicamente utilizzato per le applicazioni di maker, elementi decorativi e giocattoli. L’ABS, invece, può essere utilizzato per applicazioni che richiedono una maggiore resistenza meccanica e termica.

Il prezzo

Dal punto di vista del prezzo, non esiste una differenza funzionale tra PLA e ABS: il costo dei filamenti dipende principalmente dal produttore. Questo aspetto diventa particolarmente rilevante nel caso delle stampanti 3D a sistema chiuso, dove è possibile utilizzare esclusivamente filamenti prodotti o approvati dal produttore della stampante stessa. Questa scelta viene generalmente adottata per garantire un controllo di qualità ottimale, ma può influenzare significativamente i costi. Tuttavia, anche in un sistema chiuso, i prezzi dei filamenti PLA e ABS tendono a essere simili, se non identici, poiché il vincolo riguarda più la compatibilità che il tipo di materiale.

In generale, abbiamo riscontrato che 1 kg di filamento PLA e ABS parte da circa 18€, anche se in media il prezzo una bobina di filamento di base sembra essere di circa 20€. Naturalmente, se si desiderano filamenti di qualità superiore o che possiedano caratteristiche speciali come il multicolore o siano di qualità professionale, il prezzo sarà molto più alto. Tuttavia, va notato che poiché il PLA è probabilmente il filamento stampato in 3D più popolare, come già detto, i filamenti in PLA tendono ad avere una gamma più ampia di colori e opzioni e sono venduti dalla maggior parte dei produttori di materiali o di stampanti 3D.

Crediti fotografici: ColorFabb

Sebbene i filamenti di ABS siano talvolta più costosi rispetto a quelli di PLA, principalmente a causa della minore disponibilità sul mercato, la situazione si inverte quando si considera la materia prima. L’ABS, essendo una delle plastiche industriali più comuni,  utilizzata anche nella produzione dei mattoncini LEGO, è generalmente meno costoso in forma grezza, prima di essere trasformato in filamento. Questa differenza di costo ha un impatto limitato sulle stampanti FDM tradizionali, che utilizzano esclusivamente filamenti. Tuttavia, per le stampanti 3D che funzionano con pellet, come alcune macchine industriali o di ricerca, l’ABS potrebbe risultare un’opzione significativamente più economica rispetto al PLA, rendendolo una scelta interessante per applicazioni su larga scala.

Produttori di materiali

Nel mercato della manifattura additiva, il numero di aziende che si dedicano allo sviluppo dei materiali è davvero ampio. Poiché la stampa 3D FDM è la tecnologia più utilizzata, sia dai principianti che dalle aziende industriali, la maggior parte dei produttori sviluppa filamenti di polimeri termoplastici. Poiché il PLA è più popolare dell’ABS e più accessibile, l’offerta è molto più ampia. Esistono centinaia di marche, colori e miscele diverse e, sebbene anche il filamento ABS sia disponibile in diverse marche e colori, l’offerta è minore rispetto al PLA. Per quanto riguarda i produttori di materiali PLA, possiamo trovare aziende specificamente dedicate allo sviluppo di filamenti come Polymaker, ColorFabb, Filamentum, MatterHackers, ecc.

Se ci concentriamo sull’ABS, possiamo notare che, in generale, le aziende che creano questo tipo di filamenti, generalmente producono anche PLA. In questo senso possiamo ci si può affidare ad aziende come Polymaker, Hatchbox o Filamentum e molte altre. Non possiamo non menzionare i produttori di macchine che investono parte del loro tempo per lo sviluppo di materiali per la stampa 3D. In questo caso vale la pena citare aziende come Ultimaker, Zortrax o Flashforge.

Cosa ne pensi del confronto tra PLA e ABS? Qual è il tuo materiale preferito? Condividi con noi la tua opinione nei commenti qui sotto o sui nostri canali social Facebook e Linkedin! Non dimenticare di iscriverti alla nostra Newsletter settimanale per ricevere tutte le notizie sulla stampa 3D direttamente nella tua casella di posta!

*Crediti per l’immagine di copertina: 3Dnatives.

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