Все, что вам нужно знать о PLA для 3D-печати

24 марта 202324 мар 2023

612

6 мин

Оглавление

Производство и характеристики PLA
PLA в 3D-печати

3D печать и 3D моделирование. Сделаем- обращайтесь!

PLA (полимолочная кислота) является одним из наиболее широко используемых пластиков в секторе аддитивного производства. Изобретенный в 1930 году химиком Уоллесом Карозерсом, также разработчиком нейлона и неопрена, этот материал может использоваться в виде нити или гранул для настольных 3D-принтеров или других промышленных решений. В отличие от многих других материалов, доступных на рынке, PLA часто считается более экологичным термопластом, поскольку его получают не из ограниченных ресурсов, как в случае с нефтью, а из природных и возобновляемых ресурсов. Благодаря своему несколько более экологичному происхождению этот материал был популярен с момента своего появления в области 3D-печати. Фактически, его использование распространилось на широкий спектр отраслей промышленности и приложений. В это статье мы узнаем все об этом материале, включая его характеристики, простоту печати, некоторые области применения.

Производство и характеристики PLA

Как уже упоминалось, PLA производится из органических и возобновляемых ресурсов, таких как кукурузный крахмал, корни тапиоки или сахарный тростник. Действительно, производство полимера возможно благодаря ферментации одного из этих источников углеводов. Более конкретно, натуральный продукт измельчают, чтобы отделить крахмал от кукурузы, смешивая его с кислотными или молочнокислыми мономерами. С помощью этой смеси крахмал расщепляется на декстрозу (D-глюкозу) или кукурузный сахар. Наконец, ферментация глюкозы приводит к образованию L-молочной кислоты, основного компонента PLA. В результате получается экологически чистый и возобновляемый материал, который в зависимости от температуры и влажности может подвергаться биологическому разложению.

Однако вопрос о том, действительно ли его можно считать биоразлагаемым, был в центре больших дебатов в последние годы. При этом экологичность материала и его воздействие на окружающую среду ставятся под сомнение. Правда в том, что ответить на вопрос о способности PLA к биологическому разложению не так просто, как кажется. Хотя пластик получают из возобновляемых источников, его способность разлагаться живыми организмами зависит от разложения в определенных аэробных условиях. Таким образом, PLA может быстро разлагаться при промышленном компостировании. В противном случае может потребоваться до 80 лет, чтобы разложиться на открытом воздухе, превратившись в еще один пластиковый загрязнитель.

Дополнительным свойством этого материала является то, что он считается неньютоновской псевдопластичной жидкостью. Это означает, что его вязкость (сопротивление течению) будет меняться в зависимости от нагрузки, которой он подвергается. Поэтому он не имеет определенного и постоянного значения вязкости, а меняется в зависимости от условий производства. Более конкретно, PLA - это тонкий материал для сдвига, что означает, что вязкость уменьшается с приложенным напряжением. Чтобы узнать о нем больше, давайте рассмотрим ниже его простоту использования и поведение при использовании в качестве материала для 3D-печати.

PLA в 3D-печати

PLA является одним из наиболее широко используемых материалов в 3D-печати FFF, особенно теми, кто только начинает работать в 3D-индустрии, поскольку с его помощью очень легко печатать. Обычно его можно найти в виде нити, но также в виде гранул. И хотя источник подачи материала и система плавления будут меняться в зависимости от формата PLA (через экструдер для нитей или бункер для гранул), характеристики материала и конечных деталей не будут отличаться от одного типа к другому. Тем не менее, в этой статье мы больше сосредоточимся на PLA в форме нити, поскольку это наиболее распространенная форма, в которой обычно встречается этот термопластик.

PLA является одним из наиболее широко используемых термопластов в 3D-печати

PLA считается полукристаллическим полимером с температурой плавления между 170-180 ° C, что относительно мало по сравнению с нитью ABS, которая плавится при температуре от 200 до 260 ° C. Это позволяет избежать необходимости использования стола с подогревом и закрытой камеры для печати. В то же время нить обеспечивает хорошую производительность, сочетая высокую скорость печати с довольно острыми краями, при условии, что материал должным образом охлажден. Кроме того, получающиеся детали, как правило, имеют очень низкую деформируемость. При этом следует отметить, что PLA имеет более высокую вязкость, чем другие стандартные термопласты, что может привести к засорению, если не соблюдать осторожность. Кроме того, срок годности нитей составляет не менее 1 года при хранении при температуре от 15 до 25 ° C. Если мы сравним PLA с ABS, другим из наиболее часто используемых термопластов в 3D-печати FDM, мы увидим, что в целом первый не обладает такой же прочностью и гибкостью, как второй, хотя он также менее подвержен деформации. Тем не менее, всегда рекомендуется использовать PLA в деталях, которые не имеют высокой механической сложности, поскольку работать с ним намного проще.

Что касается последующей обработки, PLA, как правило, не требует сложных шагов. При удалении деталей могут возникнуть проблемы с адгезией первого слоя печати. Поэтому рекомендуется использовать специальные клеи на печатно столе, чтобы облегчить снятие деталей. Чтобы улучшить состояние поверхности деталей, пользователь может отшлифовать их и при необходимости обработать ацетоном. Используемые поддержки можно легко удалить пинцетом или растворить, если использовались растворимые поддержки.

Применение PLA в 3D-печати

Как указано выше, PLA - это относительно доступный пластик, который легко использовать в 3D-печати, особенно среди производителей. Но это не значит, что у него есть только преимущества. Из-за его свойств печатные детали получаются хрупкими, не очень прочными, а также чувствительными к солнечному свету и высоким температурам. Именно поэтому он используется в основном новичками, особенно для создания декоративных элементов, гаджетов и игрушек.

Однако PLA не ограничивается миром производителей. Многие отрасли промышленности также используют этот термопластик для создания прототипов, например. Это экономит компаниям много денег, вместо того, чтобы проходить через процесс создания пресс-форм. Кроме того, хотя это не первый вариант, к которому люди обращаются, такие отрасли, как автомобилестроение, также могут извлечь выгоду из PLA. В этом случае это может быть полезно для создания аксессуаров для автомобилей или даже для определенных элементов приборной панели.

PLA популярен среди производителей, а также для быстрого прототипирования

Однако важно отметить, что PLA имеет низкую температуру стеклования, что делает его непригодным для применений, требующих более высокой термостойкости. В таких отраслях, как пищевая промышленность, не следует использовать этот термопластик, например, для изготовления чашек с горячими жидкостями. Тем не менее, он безопасен при контакте с пищевыми продуктами, поэтому его широко используют в упаковке.

Основные производители и цена

Поскольку это один из наиболее широко используемых термопластов в FDM / FFF печати, почти все производители материалов предлагают PLA нити или гранулы в своем ассортименте. Также стоит отметить, что производители 3D-принтеров FDM часто предлагают свои собственные нити.

Что касается цены на PLA-нить, то в настоящее время она может варьироваться в зависимости от желаемых цветов и характеристик. Гибридные нити, такие как древесная нить или нити, армированные волокном, значительно повышают цену. Тем не менее, цена стандартной нити обычно составляет от 800 до 1500 рублей за килограмм. Наконец, как упоминалось выше, существуют также 3D-принтеры, которые могут печатать из гранул, материала более доступного по цене, чем нити, особенно потому, что он не подвергался обработке.