Полилакти́д (ПЛАPLA) — биоразлагаемый, биосовместимый, термопластичный, алифатический полиэфир, мономером которого является молочная кислота. Сырьем для производства служат ежегодно возобновляемые ресурсы, такие как кукуруза и сахарный тростник. Пожалуй, это самый простой и неприхотливый пластик для 3D печати, за что особо предпочтителен для начинающих печатников

Общие характеристики

PLA пластик, пожалуй, самый простой и неприхотливый пластик для 3D печати. Одной из главных особенностей которого - это его экологичность. Он производится из возобновляемых ресурсов растительного происхождения, таких как кукуруза, картофель, сахарный тростник и так далее, из чего можно сделать вывод о его биологической безопасности, а значит возможность его использования в медицине и пищевой индустрии. Еще одно не маловажное свойство - биоразлагаемость, что с одной стороны обозначает его ограниченную по времени жизнеспособность, с другой отсутствие вреда для окружающей среды и необходимости специальной переработки и утилизации.

катушка пластика PLA

PLA один из самых первых и распространенных пластиков для 3D печати в мире, а потому производится десятками и сотнями различных производителей. В натуральном виде молочно бледно-белый, полупрозрачный, матовый, но на данный момент существует огромное количество цветов и модификаций, сравнимых с разнообразием с ABS пластиком.  Это отличает материал от других используемых пластиков, которые получают путём перегонки и полимеризации невозобновляемых запасов нефти. Поскольку пластик из PLA является биоразлагаемым продуктом, он имеет тенденцию к естественному разрушению, которое происходит примерно через 3-6 месяцев. Другие же термопластичные материалы могут разлагаться до 1000 лет, что делает его более экологически чистым. Материал PLA оказался в центре внимания благодаря появлению FDM 3D печати. PLA пластик доступен в широком ассортименте цветов и смесей, и этот ассортимент постоянно обновляется новыми разновидностями. Помимо 3D печати, PLA также используется для производства медицинских имплантатов, упаковки для пищевых продуктов и одноразовой посуды. Однако внутри сферы FDM печати пластик из PLA считается эстетическим или художественным материалом, который лучше всего подходит для прототипирования.

Производство

Производственный процесс PLA пластика обычно начинается с подготовки сырой гранулированной смолы. Материал помещают в машину типа блендера, смешивая его с пигментами и/или добавками, которые дают определённый цвет или механические свойства. После этого материал сушат при температуре 60-80 °C, что снижает вероятность того, что пластик засорит сопло вашего 3D принтера. Гранулированный материал поступает в одношнековый экструдер, где он нагревается, перемешивается и экструдируется в цельный пруток. После этого он проходит через резервуары с тёплой и холодной водой, а затем наматывается на катушку. PLA пластик как правило поставляется в двух размерах диаметра - 1,75 мм и 2,85 мм. Размер диаметра определяется тем, насколько быстро или медленно пластикпротягивается через фильеру.

Разнообразие цветов PLA прастика

Не считая десятков различных цветов и оттенков, PLA может похвастаться и вовсе необычными, для других пластиков, разновидностями своего внешнего вида благодаря своей лояльности к инородным включениям. В состав могут добавлять и металл, и дерево, и стекло, и различные волокна, и даже другой пластик, что позволяет получить от него самые причудливые визуальные эффекты, от правдоподобной имитации дерева разных пород и металла всех марок, до глины и придания свойства свечения в темноте. С точки зрения художественной ценности у PLA конкурентов нет.

 
PLA пластик с содержанием натурального дерева PLA пластик с разными цветами в одной катушке PLA пластик с содержанием бронзы Люминисцентный PLA пластик
PLA пластик с содержанием натурального дерева PLA пластик с разными цветами в одной катушке  PLA пластик с содержанием бронзы Люминисцентный PLA пластик
 

Преимущества

3D печать с использованием этого материала имеет ряд преимуществ (особенно эти преимущества пригодятся новичкам). Для начала надо сказать, что с PLA пластиком очень легко печатать. Материал обычно выходит из сопла 3D принтера без каких-либо проблем, таких как заедание или засорение сопла. Кроме того, температура печати для стандартного PLA относительно низкая по сравнению с другими материалами, что делает его более универсальным и удобным для использования. Однако когда вы имеете дело с пластиком, в котором присутствуют различные добавки (к примеру, древесина или металлические частицы), процесс печати немного усложняется.
Ещё одним преимуществом PLA пластика является высокое качество поверхности 3D моделей. При использовании других материалов могут возникать некоторые дефекты на распечатке в виде «волосков» или «волн», но PLA прекрасно справляется со всеми этими неприятностями. В отличие от ABS, который также пользуется большой популярностью, PLA пластик не выделяет неприятного запаха при экструдировании.
Причина, по которой пластик из PLA бывает столь разных цветов и сочетаний, заключается в том, что сам материал легко пигментируется. Последующая обработка также упрощается, если речь идёт о PLA, что позволяет ещё улучшить качество поверхности с помощью лёгкой шлифовки и обрезки.
В отличии от таких материалов как ABS и PETG, которые обладают определёнными механическими преимуществами, PLA пластик тоже обладает плюсами. Когда речь заходит о функциональности распечатанных моделей, PLA является отличным вариантом для быстрого прототипирования. Низкотемпературный режим плавления обеспечивает лучшую поверхность деталей и более чёткие контуры по сравнению с другими обычно используемыми материалами.
 

Недостатки

Хотя использование PLA имеет множество преимуществ по сравнению с другими вариантами, у материала также есть несколько недостатков.
Например, PLA имеет тенденцию деформироваться или плавиться при нагревании, что делает его непрактичным для изготовления деталей, которые требуют термостойкости. Он также менее твёрдый, чем ABS или PETG, поэтому его лучше использовать для эстетических, а не механических целей.
PLA пластик также отличается более жёсткой текстурой, чем другие материалы, несмотря на то, что  печатается он намного легче. Поскольку материал является биоразлагаемым, это сокращает срок службы любых напечатанных из PLA изделий.
Кроме того, PLA является достаточно хрупким по своей природе, что делает его более склонным к разрывам при силовом воздействии. Как и в случае с большинством материалов, предназначенных для 3D печати, правильность выбора PLA пластика зависит от того, что вы планируете печатать.
Обратной стороной твердости PLA становится его хрупкость. Деталь держится под внешней нагрузкой, практически не меняя своей формы, но в какой-то момент происходит резкое разрушение в сопровождении характерного хлопка. Однозначно признать твердость плюсом или минусом нельзя, все зависит от требований к конкретной детали и характера ее использования.

Изменение формы модели из PLA пластика

Изменение формы модели из PLA пластика при нагреве

Износостойкостью PLA похвастать тоже не может. Поверхность его нельзя назвать очень скользкой, а значит любое трение разогревает материал быстро и сильно. Старайтесь не делать из PLA трущихся механизмов, например шестеренок или шарниров.
Биоразлагаемость, скорее всего, трудно отнести к достоинствам, если только она не является главной причиной выбора этого пластика. Время жизни пластика сильно зависит от внешних факторов, таких как влажность, температура и ультрафиолетовое излучение. В идеальных условиях, каковыми являются тень и температура чуть выше нуля , пластик может сохранять свои свойства и внешний вид 5 лет и более. В неблагоприятных же условиях, при высоких температурах и влажности, разрушение, начнет сказываться уже менее чем через месяц, а полностью закончится в срок от 3 месяцев до полугода. Строго говоря, в обычных, комнатных и даже уличных условиях разложение зачастую преувеличено, тем более если речь идет о современных версиях этого материала. Тем не менее важно учитывать где и как будет работать ваше деталь еще до того, как ее напечатать.

Модель из PLA пластика пролежавшая более 2 лет на открытом воздухе

Модель из PLA пластика пролежавшая более 2 лет на открытом воздухе

Как известно, PLA изготавливается из кукурузного крахмала, который широко используется в пищевой промышленности. Но проблема в том, что в пластикетак же могут присутствовать различные добавки, которые придают материалу цвет или прочность и которые не являются пищебезопасными. Однако существует несколько пластиков, которые безопасны для пищевого использования, например, такой пластик выпускает компания KeyTech. Также следует проверять паспорт безопасности материала (MSDS), которым, как правило, сопровождаются все платики из PLA. В нём вы найдёте всю необходимую информацию о химических свойствах и о том, одобрен ли он FDA или является ли он пищебезопасным. Тем не менее, независимо от того, насколько безопасен ваш PLA платик, между слоями всё равно будут скапливаться бактерии. Чтобы избежать этого, вы можете покрыть поверхность своей модели пищебезопасной эпоксидной смолой или герметиком, которые запечатают все щели, исключая скапливание микробов. Также следует использовать сопло из нержавеющей стали, которое считается пищебезопасным.
По сравнению с токсичными веществами, выделяемыми из ABS пластика, PLA представляет собой гораздо более безопасную альтернативу. Однако это не означает, что этот материал абсолютно безопасен. В то время как ABS выделяет стирол, который является токсичным и канцерогенным химическим веществом, PLA выделяет менее опасное вещество — лактид.


Основные настройки печати

Как уже было неоднократно сказано ранее, PLA, пожалуй, самый некапризный материал для печати. Ему требуется минимальный нагрев сопла и стола, а иногда стол можно вообще не нагревать. Скорости печати ограничиваются только вашим принтером. Требований к особенностям конструкции и наличия особенной конструкции у 3D принтера нет никаких, без проблем печатается на всем, что может печатать. Именно поэтому PLA рекомендуется в качестве первого пластика начинающему 3D печатнику.
Как правило у каждой разновидности и даже каждой конкретной партии PLA пластика есть собственные рекомендуемые параметры, которые могут сильно отличаться друг от друга. Пренебрегать ими не стоит, они помогают сократить время настройки и добиться максимального качества печати. Обычно, производителем указывается лишь два параметра - температура сопла в виде диапазона “от и до” и температура стола тоже в виде диапазона. Первая печать производиться при усредненных значениях и далее корректируется в соответствии с результатами.
  • Температура сопла: 190-210 ºС
  • Температура стола: от комнатной до 60 ºС
  • Скорость печати: 30-80 мм/с
  • Высота слоя: от 25 до 75% диаметра сопла,  рекомендуемое 50%
Общие рекомендации:
  • Минимальная толщина стенки: 1 мм,
  • Слоев дна и крышки: не менее 2,
  • Обдув: 100%,
  • Ретракт: 1.5 - 2 мм для директа, и в два раза больше для боуденов.
  • При перемещении над моделью можно поднимать экструдер по оси Z, во избежание задевания соплом по уже напечатанным элементам.
Никаких сложностей с этим пластиком у вас возникнуть не должно, главное учитывать температуру, тогда все получится ровно, прочно и красиво.

Признаки перегрева - деталь “плывет”, не держит форму. Решение - уменьшаем температуру на 5º, увеличиваем обдув, если он не на максимуме, пробуем снова.
Признаки недогрева - пластик плохо слипается, “скатывается”, скручивается вокруг сопла и липнет к нему в больших количествах. Решение - уменьшаем температуру сопла на 5º, пробуем еще. Возможно, потребуется снизить скорость печати.

Если заготовка отрывается от стола, что для PLA явление редкое, делаем что-то из перечисленного ниже или все сразу:
  • обезжириваем стол спиртом
  • поднимаем температуру стола на 10º
  • наносим на стол клей для печати
  • проверяем и регулируем зазор между столом и соплом

Хранение

Пластики умеют впитывать влагу из воздуха, а сырой материал может вызвать серьёзные проблемы при печати. Из-за таких гигроскопических свойств пластик должен храниться в герметичном контейнере. Это особенно касается таких материалов, как нейлон и PVA, которые способны напитать влагу всего за несколько часов. Пластик, впитавший влагу, может стать очень хрупким, увеличиться или уменьшится в диаметре, начать пузыриться. Чтобы предотвратить это, PLA должен так же храниться в воздухонепроницаемом контейнере или специальной коробке. Существует несколько решений для хранения пластика, и вы даже можете попробовать создать собственный способ.

Комментарии 0