PLA пластик: что это такое и как печатать PLA

Содержание

• Что такое PLA?
• Как производится PLA
• Разновидности PLA
• PLA+
• Silk-like
• Glitter, Sparkly
• LW-PLA
• Color Changing
• Wood PLA
• Flexible, Soft, Rubber-like
• Неоновый
• Carbon Fiber
• PLA/PHA
• Glow-in-the-Dark
• Conductive
• Industrial PLA
• HighTemp
• Прозрачный
• Metal PLA
• Необычный пластик
• Преимущества PLA
• Недостатки PLA
• Когда следует использовать PLA
• Настройки печати для PLA
• Температура печати
• Температура рабочего стола
• Скорость печати
• Проблемы печати PLA и как их решить
• Слишком высокая температура экструзии
• Слишком низкая температура рабочего стола
• Внешние факторы, влияющие на печать
• Постобработка PLA
• О токсичности PLA
• PLA и пищевые продукты

Что такое PLA?

PLA - это сокращение от Polylactic Acid, термопластичного полимера, который получают из возобновляемых источников, в частности из кукурузного крахмала или сахарного тростника. Это отличает этот материал от других используемых пластмасс, которые добываются путем дистилляции и полимеризации невозобновляемых запасов нефти.

Поскольку нить PLA является биоразлагаемым продуктом, она обычно разрушается в течение трех-шести месяцев. Для разложения других термопластов может потребоваться до тысячи лет, что делает PLA гораздо более экологически чистым.

Материал PLA оказался в центре внимания в связи с распространением FDM 3D печати. Нить PLA доступна в широком разнообразии цветов и смесей, а инновационные материалы на основе PLA появляются на рынке постоянно.

Помимо 3D печати, PLA также используется для производства медицинских имплантатов, упаковки для пищевых продуктов и одноразовой посуды. Но в сфере 3D печати FDM нить PLA широко считается эстетическим материалом, который лучше всего использовать для прототипирования.

Как производится PLA

Производство нити PLA начинается с сырой гранулированной смолы прозрачного цвета. Материал помещают в блендер, смешивая его с пигментами и/или добавками, которые придают определенный цвет или механические свойства.

После этого пластик обычно сушится при температуре 60-80°C, что снижает вероятность того, что нить PLA лопнет или засорит сопло вашего 3D принтера.

Затем гранулированный материал поступает в одношнековый экструдер, где он нагревается, смешивается и экструдируется в твердую нить. Далее нить помещают в резервуар с теплой водой, который охлаждает материал. Наконец, круглая нить пропускается через резервуар с холодной водой и наматывается на катушку.

Нить PLA поставляется в двух размерах для печати: 1,75 мм и 2,85 мм. Этот диаметр определяется тем, насколько быстро или медленно производитель материала протягивает нить через матрицу.

Разновидности PLA

Разнообразие смесей, цветов и свойств нити PLA кажется бесконечным. Мы составили список самых интересных разновидностей этого материала, которые вы можете купить - от самых популярных до менее популярных. Мы не включали цветовые вариации, потому что для этого пластика доступно большинство цветов спектра.

PLA+

Описание: PLA + - это расширенная версия PLA. В целом это тот же самый пластик, но с небольшими отличиями. Для обоих материалов используются примерно одинаковые настройки печати, но PLA +, как правило, дает лучшее качество поверхности, цвет и имеет более высокие механические характеристики.

Состав:  В отличие от PLA, который обычно производится из кукурузного крахмала или сахарного тростника, в PLA + входят добавки или пигменты, которые помогают улучшить некоторые несовершенства PLA (например, такие проблемы, как поглощение влаги или хрупкость).

Особые свойства: К сожалению, не существует стандартной формулы для различения PLA и PLA +. Когда вы покупаете нить PLA + вместо стандартной PLA, вы просто делаете выбор в пользу того, что она будет более прочной, менее хрупкой, более долговечной и будет иметь лучшую адгезию между слоями.

Silk-like

Описание: Подобный шелку PLA - отличный маркетинговый ход, который используют многие производители. Но доверие вызывают только двое из них, заработавшие отличную репутацию благодаря своим материалам, - это Amolen и Polyalchemy. Это производители, которые производят самые красивые, гладкие и блестящие нити PLA.

Состав: полимолочная кислота.

Особые свойства: он великолепно выглядит и им легко печатать.

Glitter, Sparkly

Описание: это также можно классифицировать как цветовую вариацию, но в ней есть немного блестящих частиц, которые сделает ваши изделия волшебно сверкающими.

Состав: полимолочная кислота и блестящие частицы.

Особое свойство: он блестящий - это ли не волшебство?!

LW-PLA

Описание: LW-PLA, или легкий PLA, создан ColorFabb и предназначен для печати деталей из PLA с низкой плотностью. Это работает так: когда нить нагревается примерно до 230 ° C, она начинает вспениваться и увеличивает свой объем до трех раз. Это означает, что вы можете печатать легкие детали и использовать меньше нити. Он отлично подходит для таких задач, как печать дронов, реквизита и радиоуправляемых самолетов.

Состав: полимолочная кислота и некоторые секретные ингредиенты от ColorFabb.

Особые свойства:  как можно догадаться по названию, LW-PLA очень легкий, но при этом очень эффективный - для печати требуется меньше материала из-за технологии вспенивания. Также он дает матовую поверхность отличного качества.

Color Changing

Описание: Не знаете, какой ваш любимый цвет? Этот материал меняет свой цвет в зависимости от окружающей среды. Существует два типа таких нитей PLA. Первый вид чувствителен к нагреванию, а второй - к ультрафиолетовому излучению.

Состав: полимолочная кислота и светочувствительные частицы.

Особые свойства: как следует из названия, эта нить меняет цвет.

Wood PLA

Описание: Смеси Wood PLA сделают ваши изделия похожими на дерево. Слегка отшлифуйте детали наждачной бумагой, вы сможете придать им красивую гладкую поверхность с видимым рисунком волокон древесины.

Состав: Wood PLA производится путем объединения полимолочной кислоты и волокон различных пород дерева, включая иву, бамбук, пробку, кедр и другие.

Особые свойства:  выглядит, пахнет и ощущается как дерево. Кроме того, вы можете сделать его практически из любого дерева, которое только можно вообразить.

Flexible, Soft, Rubber-like

Описание: Этот материал эластичный и резиноподобный. Он лучше всего подходит для изделий, которые нужно сгибать и растягивать. Чехлы для телефонов и детские игрушки - хорошие тому примеры. В некоторых случаях такое название пластика просто указывает на то, что он просто менее хрупкий, чем чистая полимолочная кислота.

Вы должны внимательно прочитать описание продукта и сделать несколько пробных распечаток, чтобы точно знать, что вы приобрели. В большинстве случаев производители не указывают, какие добавки для гибкости входят в состав. Если вам не принципиально использовать PLA, вы можете обратить внимание на TPE / TPU.

Состав: полимолочная кислота и добавки.

Особые свойства: эластичный и гибкий.

Неоновый

Описание: Технически это цветовая вариация (потому что этим нитям не нужен солнечный свет, чтобы раскрыть свой цвет, и они не светятся в темноте), но мы делаем исключение, потому что они такие яркие.

Состав: полимолочная кислота и флуоресцентные пигменты.

Особые свойства: как следует из названия, особым свойством этой нити PLA является ее флуоресценция.

Carbon

Описание: Углеродные волокна, содержащиеся в этой нити PLA, делают ваш печатный объект очень жестким, что позволяет выбрать его для печати очень прочных изделий. Однако углеродные волокна со временем изнашивают внутреннюю часть сопла, что приводит к непредвиденным расходам. Для печати рекомендуется использовать сопло из закаленной стали.

Состав: смесь полимолочной кислоты и углеродных волокон.

Особые свойства: эта нить намного более жесткая, чем стандартный PLA.

PLA/PHA

Описание: Вам нравятся характеристики ABS пластика, но вы ищете биоразлагаемый материал? Эта нить PLA содержит полигидроксиалканоат (PHA), который является экологически чистым и пластичным, как и ABS. Однако, в отличие от ABS, эта нить из PLA не деформируется.

Состав: полимолочная кислота и полигидроксиалканоат.

Особые свойства: он очень похож на ABS, но он биоразлагаемый и не имеет проблем с деформацией.

Glow-in-the-Dark

Описание: Вам нужен загадочный предмет на Хэллоуин? Тогда этот материал, вероятно, то, что вам нужно. Он содержит фосфоресцирующие пигменты в высокой концентраци, позволяющие этому материалу заряжаться в дневное время и великолепно светиться в темноте. Он также известен как абразивный материал, поэтому лучше замените сопло на 3D принтере.

Состав: полимолочная кислота и фосфоресцирующие пигменты.

Особое свойство: ваши изделия будут светиться в темноте!

Conductive

Описание: Если для вашего проекта 3D печати требуются электрические элементы, вы можете просто распечатать их. Эта нить PLA представляет собой смесь полимолочной кислоты и, как правило, некоторой формы углерода, в основном графена. Однако это не замена обычной печатной плате.

Состав: полимолочная кислота и углерода.

Особые свойства: эта нить проводит электричество и является отличной заменой проводов.

Industrial PLA

Описание: Преимущества этой нити PLA - высокая прочность в сочетании с низкой усадкой и деформацией. Он предназначен для промышленности, но печатать материалом может любой желающий. Многие компании продают свои версии, например, компания Taulman продает его как In-PLA. Если вы ищете прочный материал, которым не слишком сложно печатать, вам также следует обратить внимание на PETG .

Состав: полимолочная кислота и неизвестный полимер.

Особые свойства: он обладает высокой прочностью и требует печати при высоких температурах.

HighTemp

Описание: Этот материал может подвергаться воздействию гораздо более высоких температур, чем чистый PLA. Также он намного прочнее благодаря добавлению минералов, которые кристаллизуются при термообработке материала после печати. Термическую обработку можно проводить в горячей воде или в духовке.

Состав: полимолочная кислота и минералы.

Особые свойства: эта нить устойчива к более высоким температурам, но это непростой материал для 3D печати.

Прозрачный

Описание: светопроницаемый, но не прозрачный, как оконное стекло. Это свойство отлично подходит для изделий, которые вы будете использовать с подсветкой. Например, интересным решением будет печать ваших любимых фигурок и подсветка их на дисплее с помощью светодиодов.

Состав: полимолочная кислота.

Особые свойства: полупрозрачный.

Metal PLA

Описание: Металлические материалы PLA выглядят и ощущаются как настоящий металл, потому что они намного тяжелее, чем другие 3D печатные объекты, сделанные из обычного PLA. Обратите внимание: материал содержит мелкий металлический порошок, который может привести к износу сопла. Готовые изделия можно отполировать до металлического блеска с помощью стальной ваты. Не стоит путать этот пластик с золотым и серебряным, широко представленным у разных производителей, так как в них нет частиц металла и это не более чем цветовая вариация.

Состав: полимолочная кислота и металлические частицы - от нержавеющей стали, алюминия и меди до бронзы и латуни. Вы также можете приобрести магнитное железо PLA.

Особые свойства: очень похож на настоящий металл, но вы можете распечатать его на стандартном 3D принтере FDM, и это намного дешевле, чем печатать настоящий металл.

Необычный пластик

Описание: Вы когда-нибудь представляли себе 3D-печать с пивом, водорослями или кофе. Эти пластики производятся с использованием знакомых побочных продуктов, которые придают им характерный запах или внешний вид.

Состав: полимолочная кислота и побочные продукты.

Особые свойства: они пахнут или выглядят как продукты, которые входят в состав, и в некоторых случаях являются экологически безопасными.

Преимущества PLA

У 3D печати PLA нитью есть ряд преимуществ, особенно если вы новичок и хотите набраться опыта.

Во-первых, пластиком PLA чрезвычайно легко печатать. Материал обычно вытекает из сопла 3D принтера без таких проблем, как коробление или засорение. Кроме того, температура плавления стандартной нити PLA относительно низкая по сравнению с другими материалами, что делает ее более универсальной и удобной для печати.

Однако, когда вы переходите к использованию пластиков, в составе которых есть PLA, работать с ними не так просто.

Еще одним преимуществом нити PLA является высокое качество поверхности. Другие материалы склонны к разным деформациям, но PLA в большинстве случаев удается печатать без эстетических недостатков. В отличие от ABS, который также популярен в 3D печати, нить PLA не имеет неприятного запаха при экструзии.

Причина, по которой PLA имеет широкую цветовую палитру и используется как основа или компонент в других видах пластика, заключается в том, что сам материал легко пигментируется. Последующая обработка изделий из PLA также достаточно проста, что позволяет пользователям улучшить качество поверхности с помощью небольшой шлифовки.

Несмотря на то, что другие популярные материалы для печати (например, ABS и PETG) обладают определенными механическими преимуществами, нить PLA не сильно уступает им. Когда дело касается формы, а не функциональности, PLA - отличный вариант для быстрого прототипирования. Низкая температура плавления позволяет достичь хорошей детализации и высокой точности по сравнению с другими широко используемыми материалами.

Наконец, как мы уже упоминали ранее, обычная нить PLA нетоксична и является биоразлагаемой, что делает ее идеальным материалом для пользователей, заботящихся об окружающей среде.

Недостатки PLA

Хотя использование нити PLA дает множество преимуществ по сравнению с другими вариантами, у материала все же есть несколько недостатков.

Например, нить PLA имеет тенденцию деформироваться или плавиться при воздействии тепла, что делает ее неподходящей для печати термостойких изделий. Материал также менее прочен, чем ABS или PETG, поэтому изделия из него носят скорее декоративный характер, нежели практический.

PLA также обычно имеет более грубую текстуру, чем другие материалы, несмотря на то, что им намного легче печатать. Поскольку материал является биоразлагаемым, это сокращает срок службы предметов, напечатанных из PLA.

Кроме того, PLA небезопасен для пищевых продуктов и является довольно хрупким по своей природе, поэтому изделия из него могут легко сломаться.

Чтобы добиться хорошего результата следует определить, какими характеристиками должно обладать конечное изделие. Не для всех проектов PLA может быть хорошим выбором.

Когда следует использовать PLA

Нить PLA - отличный материал для множества применений. Несмотря на то, что ему не хватает механических свойств, присущих другим типам пластиков, PLA легко печатать,а еще он представлен в широком цветовом диапазоне.

Таким образом, большинство типов нитей PLA отлично подходят для визуализации 3D моделей и быстрого прототипирования, особенно в тех случаях, когда деталь, напечатанная на 3D принтере, не будет испытывать слишком большой нагрузки или деформации.

Следовательно, нить PLA идеально подходит для объектов, к которым нет особых требований относительно механических свойств, долговечности или других характеристик.

Вероятно, вы не захотите использовать PLA для изделий, которые будут изгибаться или перекручиваться, например, ручки инструментов или чехлы для телефонов. Для этих целей лучше использовать пластик с лучшими механическими свойствами.

Несмотря на некоторые ограничения в использовании, нить PLA - отличный вариант печати. Например, из этого материала изготавливают модели, фигурки персонажей, коллекционные игрушки, нефункциональные прототипы и контейнеры.

Настройки печати для PLA

Температура печати

В зависимости от типа PLA, который вы используете, оптимальные настройки печати будут немного отличаться. В среднем, нить PLA толщиной 1,75 мм имеет температуру плавления от 180 до 200 градусов Цельсия.

Лучшая температура для нити PLA диаметром 1,75 мм будет ниже, чем для материала диаметром 2,85 мм. Еще один решающий фактор в выборе температуры печати - это состав PLA, который вы используете. Например, для Corkfill от colorFabb, который представляет собой смесь PLA / PHA, требуется температура печати 210 - 230 ° C.

Температура рабочего стола

В подогреве рабочего стола при печати PLA нет острой необходимости, хотя подогрев может помочь с адгезией первого слоя. Вот почему этот материал является особенно привлекательным вариантом для пользователей с бюджетными 3D принтерами, в которых нет подогрева печатной платформы. В таком случае обеспечить адгезию можно с помощью специального клея или малярной ленты.

Нужно также иметь ввиду, что PLA имеет температуру стеклования от 60 до 65 ° C, при которой пластик становится вязким или эластичным.

Скорость печати

Скорость печати вашей модели из PLA будет зависеть не только от ваших предпочтений, но и от возможностей принтера. Рекомендуемая скорость составляет 10-100 мм/с. При этом стоит учитывать рекомендации производителя на упаковке пластика.

При работе с нитью PLA обязательно проконсультируйтесь с производителем, чтобы определить оптимальные настройки печати. Поскольку PLA бывает разных оттенков и смесей, не существует точной температуры, подходящей для всех. Зачастую информация о рекомендуемых параметрах печати представлена на упаковке или на самой катушке. Также рекомендуемые параметры печати можно найти на сайте конкретного производителя.

Проблемы печати PLA и как их решить

Слишком высокая температура экструзии

Индикатор того, что температура экструзии превышена, - это отсутствие адгезии между слоями. Происходит это потому, что пластик не успевает достаточно остывать, поэтому модель становится хрупкой.  Этому может помочь снижение температуры хотенда.

Один из лучших способов достичь идеальной температуры хотенда - это поэкспериментировать. Медленно регулируя температуру, повышая или понижая, вы обнаружите, что лучше всего подходит для конкретной нити, которую вы используете.

Как мы упоминали выше, идеальные температуры печати могут отличаться для разных марок и цветов филамента. Например, катушка с черным PLA лучше всего печатает при температуре около 215 ° C, а катушка с голубой нитью лучше печатает при 210 ° C. Даже небольшие различия между числами могут повлиять на ваши изделия.

Слишком низкая температура рабочего стола

Самый очевидный признак того, что температура подогреваемой платформы слишком низкая - это то, что ваши детали не прилипают к ней. Эта проблема решается поднятием температуры нагрева платформы.

Важно не повышать температуру нагрева платформы, так как может получиться обратный эффект - под действием веса  температуры нижние слои образуют слоновью лапу. Для того, чтобы избежать этой ошибки можно установить температуру стола на несколько градусов ниже или воспользоваться другими способами создания адгезии.

Внешние факторы, влияющие на печать

Внешние факторы также могут повлиять на качество печати PLA. Например, если у вас открыто окно, можно отрегулировать температуру экструдера и платформы на пару градусов повыше. Вентиляционные отверстия или работающие кондиционеры также могут снижать температуру печати.

Одним из лучших решений для защиты принтера от внешних воздействий может стать корпус для 3D принтера. Корпус не позволяет температуре в помещении влиять на ваши печать и кроме того сохраняет тепло внутри.

Постобработка PLA

Существует множество способов постобработки изделий из PLA, и эти способы иногда зависят от того, какой тип PLA вы используете.

Один из самых популярных методов - шлифование, которое творит чудеса, сглаживая поверхность модели. Шлифовка является важным шагом независимо от того, что в дальнейшем вы планируете сделать с деталью. Она обязательна перед покраской.

После шлифования модели вы можете использовать грунтовку или шпатлевку, чтобы скрыть любые дефекты и щели, которые могут повлиять на качество окрашивания. Акриловая краска - лучший вариант для изделий из PLA, так как она доступна по цене и бывает разных цветов.

Еще один способ обработки напечатанных моделей - полировка. Ее особенно хорошо использовать, если вы печатали из металлических нитей PLA или просто из пластика серебристого, бронзового или золотого цвета. Вооружитесь перчатками, тканью для полировки и тетрагидрофураном, чтобы вручную отполировать модель.

О токсичности PLA

По сравнению с токсичными парами, выделяемыми ABS, нить PLA является гораздо более безопасной альтернативой. Однако это не означает, что этот материал полностью безопасен.

В то время как ABS выделяет стирол, который является токсичным и канцерогенным химическим веществом, нить PLA выделяет доброкачественное и менее опасное химическое вещество под названием лактид. Некоторые утверждают, что химическое вещество, выделяемое из PLA, является безвредным.

На этой картинке наглядно представлено, какие вещества выделяют разные пластики при плавлении. Как видите, нить PLA выделяет лактид, который гораздо менее опасен, чем стирол, обычно встречающийся в ABS.

В любом случае нельзя отрицать, что PLA - гораздо более безопасный материал для печати, чем ABS.

PLA и пищевые продукты

Мы уже писали о том, что нить PLA производится из кукурузного крахмала, который считается безопасным для пищевых продуктов. Но как только в материал вводятся пигменты для цвета или добавки для прочности, безопасность пластика может быть под вопросом.

Есть несколько видов PLA, которые продаются как безопасные для пищевых продуктов, например KeyTech PLA. Материал имеет паспорт безопасности в котором представлены химические свойства, а также информация о том, одобрено ли оно FDA и безопасно ли для пищевых продуктов.

Независимо от того, насколько безопасна для пищевых продуктов ваша нить PLA, вредоносные бактерии могут скапливаться между слоями напечатанного изделия. Чтобы избежать этого, можно запечатать поверхность изделия пищевой эпоксидной смолой или герметиком, который закроет щели.

Также не стоит мыть изделия из PLA в посудомоечной машине. Очищать их можно теплой водой и мягким антибактериальным моющим средством, которое снизит риск появления бактерий.

Для печати изделий, контактирующих с пищевыми продуктами, рекомендуется использовать сопло из нержавеющей стали, так как она считается самой безопасной для пищевых продуктов.