PLA vs ABS, ¿qué material de impresión 3D elegir?
Cuando hablamos de polímeros para impresión 3D, puede ser difícil decidir cuál utilizar. Este es el caso de casi cualquier tecnología de impresión 3D, pero especialmente para los principiantes o aficionados que utilizan el método FFF/FDM, puede parecer imposible saber qué filamento es el más adecuado. Anteriormente, hemos comparado las diferencias entre dos filamentos de impresión 3D, PLA y PETG. Ahora, queremos ir más allá, comparando dos de los filamentos más populares y utilizados, PLA y ABS. Desde las propiedades hasta los requisitos de impresión 3D y mucho más. Hemos analizado las similitudes y diferencias de ambos materiales para ayudarte a entender mejor cuál utilizar en función de tus necesidades.
Características del PLA y el ABS
Al hablar de las características del PLA frente al ABS, lo primero que hay que tener en cuenta es de qué están hechos. Aunque ambos son termoplásticos o polímeros que pueden ablandarse mediante el calentamiento antes de enfriarse y endurecerse, ahí es donde terminan las similitudes. El PLA se fabrica a partir de fuentes orgánicas como el maíz o la caña de azúcar, mientras que el ABS, como la mayoría de los plásticos estándar, se fabrica a partir de petróleo. Concretamente, el PLA se fabrica a partir de almidón vegetal fermentado de fuentes como el maíz, la yuca, la caña de azúcar o la pulpa de remolacha. El azúcar de estas fuentes se convierte en ácido láctico que luego se combina para obtener ácido poliláctico. En cambio, el ABS se compone de tres monómeros: acrilonitrilo, butadieno y estireno. El acrilonitrilo es un monómero sintético que procede del propileno y el amoníaco; el butadieno es un hidrocarburo del petróleo; y el estireno se fabrica a partir de la deshidrogenación (eliminación del hidrógeno por reacción química) del etilbenceno. Como es lógico, la composición de estos materiales tiene un impacto en términos de «sostenibilidad» de los mismos.
Las piezas impresas en 3D con PLA y ABS presentan diferencias tanto en su aspecto como en sus propiedades, como puede verse arriba. (Créditos: Fictiv)
El PLA es a menudo concebido como un material más respetuoso con el medio ambiente porque, de hecho, es biodegradable. Sin embargo, es importante tener en cuenta que sólo es verdaderamente biodegradable en las condiciones adecuadas y muchas ciudades no tienen las herramientas adecuadas para degradar el material. Esto significa que, aunque es posible, en la actualidad sólo podría hacerse realmente a través del compostaje industrial. Por lo tanto, aunque el PLA es más «eco» que muchos materiales, al estar hecho de materia orgánica, quizás no sea tan ecológico como pensamos.
Por otro lado, el ABS no se considera un material sostenible o respetuoso con el medio ambiente. Como hemos mencionado, se fabrica a partir de petróleo, lo que significa que su procesamiento no es tan sostenible. Sin embargo, el ABS tiene la ventaja de ser reciclable, aunque no es ampliamente aceptado por los centros de reciclaje. Teniendo en cuenta que mucha gente no se da cuenta de lo limitada que es la biodegradabilidad del PLA, esto podría considerarse incluso una ventaja para los principiantes, asegurando que el plástico se eliminará adecuadamente sin crear más residuos.
Más allá de las raíces del material, el ABS y el PLA también tienen propiedades distintivas que hacen que se diferencien entre sí. Una de ellas, que también será un factor al hablar de la facilidad de impresión, es la resistencia al calor de cada uno. En concreto, el ABS es resistente al calor y tiene una temperatura de transición vítrea más alta, mientras que el PLA se funde a temperaturas mucho más bajas y, por tanto, no se considera resistente al calor. Esto, por supuesto, afecta a las aplicaciones de los materiales, que se tratarán más adelante.
En general, si buscas un material más resistente y con mejores propiedades mecánicas, deberás elegir el ABS. Además de ser resistente al calor y tener una mayor deflexión térmica, también es resistente a los impactos, más duradero y más ligero que el PLA. Dicho esto, los dos materiales tienen una resistencia a la tracción similar (sin embargo, el ABS es ligeramente inferior), aunque el ABS se suele preferir para aplicaciones más industriales. Esto se debe a sus propiedades como una mayor ductilidad, o la capacidad de un material de deformarse sin romperse, así como una mayor resistencia a la flexión y un mejor alargamiento antes de la rotura. En esencia, el ABS es más flexible en comparación con el PLA. Todo ello permite que el ABS se utilice incluso para aplicaciones finales y es una de las razones por las que es tan popular en sectores como el del moldeo por inyección.
Características de los termoplásticos PLA y ABS.
Sin embargo, el PLA gana en otras categorías. Es más fuerte y más rígido que el ABS. Sin embargo, debido a su bajo punto de fusión, pierde estas propiedades por encima de los 50 grados Celsius, lo que lo hace menos útil en cualquier aplicación que implique calor. Sin embargo, aunque el ABS es significativamente más resistente al calor que el PLA, al ser ambos termoplásticos, se degradan con el tiempo tanto con la luz ultravioleta como con el calor. Por lo tanto, para las piezas que vayan a estar en el exterior, sería preferible utilizar otros materiales.
Facilidad de impresión 3D
Una vez hemos entendido las características y propiedades de ambos materiales, ahora nos adentraremos en el proceso de impresión 3D en sí. Para empezar, como la temperatura de transición vítrea es diferente, la preparación de la impresión variará. Este aspecto hace referencia al rango de temperatura en el que se da una transición termodinámica en la materia. En el caso del PLA, el rango de temperatura de transición vítrea oscila entre los 60 – 100ºC, mientras que el ABS se encuentra entre los 105 – 200ºC. Es importante tener esto en cuenta para entender en qué momento se dará el punto de fusión en el cual el filamento se encontrará en estado líquido, listo para imprimir. Según los parámetros que se establezcan en el slicer, se tardará más o menos tiempo en calentar la impresora 3D y alcanzar la temperatura deseada.
Relacionado con esto, es fundamental establecer de forma correcta las variables del proceso de fabricación, tanto de la cama como del cabezal de impresión. El ABS requiere una temperatura de la cama de impresión elevada, en torno a los 80-110ºC, frente a los 60ºC que se suelen establecer para el PLA. En lo que respecta al cabezal de impresión, el PLA también requiere una temperatura menor, concretamente de unos 180-230 °C, en comparación con los 210-250 °C que necesita el ABS.
En cuanto a la facilidad de uso, el ABS es conocido por ser más complejo de imprimir que el PLA. Los problemas con los que nos podemos encontrar también están relacionados con la temperatura y las propiedades de cada material. El PLA se funde a una temperatura más baja que el ABS, por lo tanto, cuando el proceso de impresión 3D de la pieza termina, el cambio térmico para que las capas se solidifiquen es menor. Sin embargo, como el ABS requiere de temperaturas más altas para fundirse, habrá un cambio más brusco a la hora de enfriar las piezas. Esta contracción térmica puede generar la deformación de algunas partes. De hecho, uno de los problemas más comunes es el denominado warping, en el cual los extremos de la pieza se contraen, se despegan de la bandeja y se deforman. Para evitar este fenómeno, deberemos controlar la temperatura y el ambiente de impresión, así como recurrir a adhesivos si fuera necesario.
El ABS tiene a sufrir el llamado warping, un problema relacionado con la contracción del material ante cambios bruscos de temperatura.
Ambos materiales tienen aproximadamente la misma velocidad de impresión, lo cual supone una ventaja ya que no se necesita reajustar los parámetros en el slicer para los distintos materiales. Por lo general el PLA imprime a 60 mm/s, aunque algunos usuarios han llegado a trabajar con velocidades superiores. El ABS por otra parte, suele estar en un rango de 40-60 mm/s, siendo difícil alcanzar una velocidad mayor.
Otro punto a tener muy en cuenta durante el proceso de fabricación son las emisiones que se generan al fabricar. Como casi cada filamento termoplástico, se generan olores y gases nocivos al imprimir, aunque algunos son más perjudiciales que otros. Al calentar el material, éste libera sustancias que contienen partículas nocivas para la salud. En el caso del PLA, al ser de origen vegetal, no desprende un olor fuerte y, por lo tanto, no es algo de lo que nos debemos preocupar. Sin embargo, el ABS sí es conocido por emitir gases tóxicos y un olor desagradable. De hecho, una de las recomendaciones más importantes al utilizar ABS es contar con un recinto de impresión cerrado y un filtro de aire para evitar que los humos se liberen en el espacio de trabajo. Y aún así, es aconsejable ventilar la habitación de forma continua para asegurar que los gases no lleguen a nuestros pulmones.
Por último, para conocer de primera mano las propiedades y la facilidad de impresión de ambos filamentos, hemos hablado con profesionales del sector. Luke Taylor, Marketing Manager en la empresa Polymaker, comenta: «El PLA es un material más débil pero la ventaja es que es muy fácil de trabajar, se imprime muy fácilmente. No se necesita un cama precalentada, no se necesitan altas temperaturas y tiene tasas de contracción muy bajas, mientras que el ABS tiene una tasa de contracción muy alta. Y tiene sentido, en general vemos que cuanto mejores son las propiedades mecánicas, más difícil es trabajar con él. Aunque también podemos añadir cosas al PLA para hacerlo más fuerte sin cambiar la imprimibilidad».
Figuras impresas en 3D con filamento PLA de Polymaker. (Créditos. Polymaker)
Postratamiento de las piezas
Se pueden utilizar técnicas de posprocesamiento similares tanto para el PLA como para el ABS. Aún así, hay algunas diferencias notables, una de las cuales es el acabado de la pieza después de la impresión. Las piezas de PLA son más brillantes después de ser retiradas, mientras que el ABS tiende a tener un acabado más mate. Ambos materiales pueden pintarse para decorar el acabado después de la impresión.
El ABS suele ser más fácil de postprocesar que el PLA. Esto se debe a varias razones. En primer lugar, aunque ambos pueden lijarse, el proceso es más fácil con el ABS gracias a su durabilidad. El PLA también puede ser más difícil de lijar porque se funde más fácilmente debido a su baja resistencia al calor. El mecanizado también es posible con ambos, pero de nuevo los usuarios deben tener más cuidado con el PLA.
Además, el ABS no sólo es más fácil de postprocesar con estos métodos básicos, sino que si se requiere un acabado realmente brillante, las piezas hechas con ABS pueden alisarse con vapor de acetona. La acetona es un líquido incoloro que suele utilizarse como disolvente para plásticos. Aunque no se puede utilizar con el PLA, las piezas de ABS pueden utilizar la acetona para un acabado mucho más rápido y brillante. No obstante, es posible realizar un proceso similar con el PLA. El THF, o tetrahidrofurano, puede utilizarse para pulir a mano si se desea hacer un proceso de alisado con vapor con piezas hechas de filamento de PLA.
Postratamiento de piezas impresas en 3D mediante tecnología FDM. (Créditos: Zortrax)
Aplicaciones
Otra de las grandes diferencias que podemos encontrar entre el ABS y el PLA son las aplicaciones a las que se suelen destinar. Dependiendo del uso que vayamos a darle a la impresión 3D, podremos decantarnos por uno u otro. El PLA es el material más utilizado en la impresión 3D FDM, y se utiliza sobre todo en un ámbito maker. Esto se debe principalmente a su facilidad de impresión, así como sus propiedades mecánicas que hacen que las piezas sean frágiles, débiles y sensibles al sol y altas temperaturas. Por ello, suele ser muy utilizado por usuarios principiantes o para la creación de elementos decorativos y juguetes.
Por su parte, el ABS es un material más industrial que ofrece propiedades avanzadas y, aunque sea más difícil de imprimir, las piezas cuentan con mejores cualidades. Por ello, es realmente interesante en el desarrollo de prototipos, engranajes o utillaje. En resumen, se suele implementar en situaciones donde las piezas puedan someterse a tensiones físicas y donde se requiera una alta resistencia mecánica y térmica. Por tanto, antes de comenzar el proceso de fabricación aditiva, valora las diferencias entre ambos materiales para crear piezas acordes a su uso.
El PLA se suele utilizar para aplicaciones más makers, elementos decorativos y juguetes. Por otro lado, el ABS se destina a aplicaciones donde se requiere una resistencia mecánica y térmica mayor.
Precio
En términos de precio, no hay gran diferencia entre el PLA y el ABS. El precio difiere según factores como el fabricante. Las empresas juegan un papel especialmente importante cuando se trata de impresoras 3D que tienen un sistema cerrado. Esto significa que los únicos filamentos que se pueden utilizar con dichas impresoras son los creados o aprobados por el fabricante en cuestión. Esta decisión se toma a menudo como una forma de garantizar el control de calidad, pero puede afectar al precio. Aunque, de nuevo, en un sistema cerrado, los precios del filamento ABS y PLA seguirán siendo similares, si no iguales.
En general, encontramos que 1kg de filamento PLA y ABS comienza en alrededor de 18€, aunque la media del precio de una bobina básica está alrededor de 20€. Si quieres filamentos de mayor calidad o características especiales como multicolor o de grado profesional, el precio será mayor. Sin embargo, hay que tener en cuenta que como el PLA es probablemente el filamento más popular para imprimir en 3D, tiende a haber una gama más amplia de colores y opciones disponibles y lo encontrarás ofertas de la mayoría de fabricantes de materiales o impresoras 3D.
(Créditos: ColorFabb)
Aunque en ocasiones los filamentos de ABS son más caros que los de PLA, debido a su menor disponibilidad, esto es al revés cuando están en crudo. Al ser uno de los plásticos industriales más populares, utilizado por ejemplo por fabricantes como LEGO, el ABS es en realidad más barato como materia prima, es decir, antes de ser procesado en una forma como un filamento. Aunque no tiene mucha repercusión en las impresoras 3D FDM, para los que utilizan pellets, esto también podría ser un factor determinante, ya que en este caso el ABS sería probablemente más barato que el PLA.
Fabricantes de los materiales
En el mercado de la fabricación aditiva, la cantidad de empresas dedicadas al desarrollo de materiales es realmente extensa. Ya que la impresión 3D FDM es la tecnología más utilizada, ya sea por principiantes o por empresas industriales, la mayoría de los fabricantes desarrollan filamentos de polímeros termoplásticos. Debido a que el PLA es más popular que el ABS y está más democratizado, la oferta es mucho mayor. Actualmente existen cientos de marcas, colores y mezclas diferentes y, aunque el filamento ABS también está disponible en varias marcas y colores, la oferta es menor que el PLA. En cuanto a los fabricantes de materiales de PLA, podemos encontrar empresas dedicadas específicamente al desarrollo de filamentos, como es el caso de Polymaker, ColorFabb, Filamentum, MatterHackers, etc.
Si nos centramos en ABS, podemos ver que, en general, las empresas que desarrollan este tipo de filamentos, seguramente también fabriquen PLA. En este sentido podemos encontrar también a Polymaker, Hatchbox o Filamentum, entre otros muchos más. Tampoco podemos olvidar a los fabricantes de máquinas que, aunque no sea su actividad principal, también dedican parte de su tiempo a desarrollar materiales de impresión 3D. En este caso cabe mencionar a empresas como Ultimaker, Zortrax o Flashforge.
Comparativa entre los materiales PLA y ABS. (Créditos: 3Dnatives)
¿Qué piensas de la comparativa entre el PLA y el ABS? Deja tus comentarios en nuestras redes sociales: Facebook, Twitter, Youtube y RSS. Sigue toda la información sobre impresión 3D en nuestra Newsletter semanal.
