Najczęściej stosowanym filamentem w druku 3D FDM jest PLA. Kwas polimlekowy, polilaktyd lub kwas polimlekowy to przyjazny dla środowiska, biodegradowalny poliester, którego bazą jest głównie kwas mlekowy. Regulując jego poziom w trakcie produkcji, można uzyskać różne właściwości polimeru, poszerzając tym samym obszary jego zastosowania. PLA jest wytwarzany z surowców organicznych – kukurydzy, białka sojowego, trzciny cukrowej itp., co sprawia, że produkcja jest tania, a jej zasoby odnawialne.
W ostatnim czasie wykorzystanie tego materiału rozrosło się do ogromnych rozmiarów jako materiału opakowaniowego i filamentu 3D, a pod względem popularności stał się biotworzywem numer jeden na świecie.
Charakterystyka filamentu PLA
Naturalny PLA to nieprzezroczyste, zamglone, jasne tworzywo sztuczne o następujących właściwościach fizycznych:
- gęstość: 1,23‑1,25 g/cm³;
- temperatura topnienia: 170‑180°C;
- temperatura zeszklenia: 60°C;
- odporność na temperaturę do 70°C;
- wysoka wytrzymałość mechaniczna;
- elastyczność i sprężystość.
Zakres temperatur pracy filamentu PLA jest znacznie niższy niż w przypadku ABS. Ze względu na dużą higroskopijność polimeru tego nie należy stosować na zimno, a górna granica temperatury oscyluje w okolicach 60-70 stopni, choć niektóre odmiany wytrzymują nieco więcej. Jako rozpuszczalniki stosuje się dioksan, dichloroetan, gorący benzen. Ze względu na niską temperaturę topnienia PLA jest trudny w obróbce mechanicznej.
Filament PLA jest bezpieczny
Największą zaletą PLA jest bezpieczeństwo. Filamenty PLA są całkowicie ekologiczne, biodegradowalne (w odpowiednich warunkach w ciągu około sześciu miesięcy) i biokompatybilne. Podczas drukowania wydziela lekki przyjemny zapach, przypominający gotowy popcorn. Przy innych parametrach PLA jest stabilny, bezpieczny do stosowania w przemyśle spożywczym i medycynie. Bez problemu poddaje się go recyklingowi i ponownemu wykorzystaniu, a surowce do jego produkcji są odnawialne.
Zalety filamentu PLA
- Ekologiczne, bezpieczne, biokompatybilne i biodegradowalne.
- Dość mocna i elastyczna.
- Tanie w produkcji, nadające się do recyklingu, zasoby produkcyjne są odnawialne.
- Wygodny i łatwy w produkcji addytywnej.
- Zapewnia wysoką jakość powierzchni, idealną do szybkiego prototypowania.
- Dostępna jest szeroka paleta kolorów.
Wady filamentu PLA
- Wysoki stopień higroskopijności. Suszenie jest zalecane przed drukowaniem.
- Nieodporny na ciepło.
- Rozkłada się przy dłuższej ekspozycji na światło.
- Biodegradowalność skraca żywotność gotowych części.
- Dość delikatne, w kompozycji często stosuje się dodatki.
Co jest drukowane z filamentu PLA?
- Prototypy.
- Wizualne modele i układy.
- Modele anatomiczne w medycynie.
- Elementy wyposażenia.
- Produkty finalne (np. szyldy, pamiątki, pojemniki, butelki, sztućce).
Wskazówki dotyczące drukowania z filamentem PLA
- Stół do druku. PLA jest bezpretensjonalny w produkcji przyrostowej, a niektórzy rzemieślnicy drukują go na stołach bez ogrzewania, jednak dla wygodnej pracy i dobrej przyczepności należy ustawić temperaturę stołu na 50-60 ° C lub użyć kleju samoprzylepnego.
- Temperatura ekstrudera. Nie ustawiaj zbyt wysokiej temperatury ekstrudera. Z tego powodu może wystąpić efekt wstęgi, a cała zadrukowana część zostanie pokryta drobnymi włóknami tworzywa sztucznego, a zewnętrzna powierzchnia straci swój efektowny wygląd.
- Szybkość drukowania. Prędkość może zmieniać się dość szeroko – od 10 do 100 mm/s. Aby uzyskać lepszy wynik, logiczne jest użycie niższej prędkości, podczas gdy wykonanie zadania zajmie więcej czasu.
- Czynniki zewnętrzne. Przeciągi, wentylacja i klimatyzacja mogą oczywiście zepsuć jakość druku, choć nie w takim stopniu, jak np. w przypadku ABS. Najlepszym sposobem na uniknięcie tych problemów jest użycie drukarek 3D z zamkniętą komorą roboczą. Jednak w przypadku drukowania z tworzywa sztucznego PLA jest to warunek opcjonalny.
Podsumowanie: Krótko o filamencie PLA
Widzieliśmy więc, że PLA jest bezpretensjonalnym, bezpiecznym i tanim materiałem eksploatacyjnym do druku FDM. Nadaje się do zastosowań, w których wygląd i kształt są ważniejsze niż wytrzymałość i trwałość. Polilaktyd jest idealnym materiałem nie tylko dla początkujących użytkowników, ale pozostaje również narzędziem pracy dla profesjonalistów. Przyjazność dla środowiska i bezpieczeństwo tego polimeru sprawiają, że można go stosować w różnych gałęziach przemysłu, w tym w przemyśle spożywczym i medycynie.
