PLA-пластик: характеристики, налаштування друку, поради

Пластик PLA відноситься до найбільш затребуваних філаментів для 3D друку за технологією FDM. Він виготовляється з натуральної сировини і не дає неприємного запаху, тому може ефективно використовуватися у багатьох сферах, у тому числі у харчовій індустрії та медицині. Але щоб досягти максимальної якості роботи принтера, спочатку варто ознайомитися з ключовими характеристиками ПЛА-пластика, підібрати правильні параметри і стандарти друку.

Що таке Пла?

Абревіатура PLA розшифровується як Polylactic Acid. Під цим поняттям мають на увазі біополімер полілактид, у складі якого переважає молочна кислота. Для виготовлення пластику застосовують органічні матеріали – цукрову тростину, кукурудзу, сою. Саме це відрізняє його від інших типів пластмас, які створюються шляхом полімеризації та дистиляції нафти.

Вперше полілактид PLA виготовили ще в 1930-х роках. Однак комерційне поширення набуло лише через півстоліття – зі зростанням популярності біорозкладних ресурсів. Нитки ПЛА поставляються у великій різноманітності сумішей та відтінків. Крім друку вони знаходять застосування у виробництві одноразового посуду, тари для продуктів харчування, медичних імплантатів.

Основні переваги та недоліки ПЛА

ПЛА відрізняється нетоксичністю, безпекою в експлуатації. Його головними перевагами є:

• широка кольорова гама;
• стабільність розмірів готових виробів;
• низька температура розм'якшення ниток, що забезпечує економію енергоресурсів;
• відсутність запаху при екструзії;
• гладка поверхня виготовлених предметів;
• відсутність ймовірності короблення або засмічення сопла принтера;
• можливість одержати вироби з високою деталізацією.

Поруч із перевагами пластик ПЛА має деякі недоліки. Зокрема, під дією високих температур він плавиться і деформується, тому не може використовуватися для друку термостійких виробів. Оскільки сировина для його виробництва є біорозкладною, предмети, надруковані за допомогою полілактиду, мають короткий термін служби.

Різновиди PLA

Зазвичай пластик використовують у чистому вигляді, без різних домішок, але іноді у його виробництві застосовують добавки, що підвищують експлуатаційні характеристики матеріалу. До найпоширеніших модифікацій поліефіру відносяться:

• PLA+ – розширена версія матеріалу з деякими хімічними добавками, які підвищують якість поверхні виробів та покращують міжшарову адгезію.
• Carbon - виготовляється в поєднанні з вуглецевими волокнами і має більш високу жорсткість у порівнянні зі звичайним PLA пластиком для 3D принтера.
• Color Changing – містить надчутливі частинки та може змінювати свій відтінок залежно від умов довкілля.
• Wood PLA - виробляється шляхом з'єднання з деревними волокнами, тому готові предмети виглядають як дерев'яні.
• PLA/PHA – складається з полігідроксиалканоату та полімолочної кислоти, що робить його більш стійким до деформації.

Коли слід застосовувати PLA

ПЛА-пластик відмінно підходить для швидкого прототипування та візуалізації об'ємних моделей. Його успішно використовують у виробництві будь-яких виробів, яких не пред'являються високі вимоги щодо довговічності, стійкості до деформації, механічних характеристик. Зокрема, матеріал стане чудовим вибором у виробництві контейнерів, різних іграшок, фігурок, нефункціональних прототипів.

Особливості 3D-друку пластиком PLA

Важливою умовою якісного друку з використанням полілактиду є правильні налаштування для пластику PLA. Перед початком роботи слід грамотно виставити такі параметри:

• Температура друку – визначається різновидом матеріалу. Так, стандартна нитка ПЛА починає плавитися за температури 180–200 °C. При використанні PLA/PHA потрібне нагрівання до 210–230 °C.
• Швидкість друку – варіюється відповідно до можливостей 3D-принтера. У середньому вона становить від 10 до 100 мм/с, але можна використовувати нижчі параметри. Якість друку при цьому підвищиться, проте час виконання завдання збільшиться.
• Температура робочого столу – рекомендується виставляти до 70 °C, але загалом у підігріві екструдера немає гострої потреби. Слід пам'ятати, що надто висока температура столу для PLA пластику може призвести до появи ефекту павутиння, при якому поверхня надрукованого виробу буде покрита дрібними ворсинками.

Обробка після 3D-друку

Обробляти вироби після друку можна різними способами. До найбільш поширених відноситься шліфування, яке допомагає прибрати сліди від шарів матеріалу. Виконувати її краще вручну – наждачним папером або спеціальними пастами, оскільки автоматичне шліфування може призвести до плавлення та комкування моделі.

Ще один затребуваний спосіб постобробки – хімічний, з використанням їдких речовин, таких як дихлоретан та діоксан. За допомогою цих матеріалів можна усунути основні дефекти поверхні та зробити її більш гладкою.

Проблеми під час друку пластиком PLA

Іноді під час друку полілактидом виникають проблеми, які негативно впливають на якість готових предметів. Найчастіше виробники стикаються з такими неприємностями:

• Висока температура екструзії – перешкоджає адгезії між шарами матеріалу і робить модель крихкішою. Якщо при використанні PLA температура друку перевищує потрібні параметри, рекомендується повільно відрегулювати її до досягнення оптимальних значень.
• Знижена температура екструдера проявляється відсутністю прилипання деталей до столу. Для вирішення проблеми слід підняти температуру, але тут важливо не перестаратися, інакше під впливом ваги нижні шари матеріалу формуватимуть «слонову лапу».
• Зовнішні чинники – незначно впливають на друк, але іноді вимагають рішення. Так, якщо у приміщенні працює кондиціонер або відчинені вікна, рекомендується підняти температуру столу на кілька градусів.

Грамотно підібрані параметри друку PLA – запорука надійності та естетичного вигляду готових виробів. Щоб уникнути можливих проблем та виготовити якісні предмети, важливо чітко дотримуватися інструкцій до ниток ПЛА та виставляти налаштування принтера з урахуванням рекомендацій виробника.

Пластик PLA відноситься до найбільш затребуваних філаментів для 3D друку за технологією FDM. Він виготовляється з натуральної сировини і не дає неприємного запаху, тому може ефективно використовуватися у багатьох сферах, у тому числі у харчовій індустрії та медицині. Але щоб досягти максимальної якості роботи принтера, спочатку варто ознайомитися з ключовими характеристиками ПЛА-пластика, підібрати правильні параметри і стандарти друку.

Що таке Пла?

Абревіатура PLA розшифровується як Polylactic Acid. Під цим поняттям мають на увазі біополімер полілактид, у складі якого переважає молочна кислота. Для виготовлення пластику застосовують органічні матеріали – цукрову тростину, кукурудзу, сою.Саме це відрізняє його від інших типів пластмас, які створюються шляхом полімеризації та дистиляції нафти.

Вперше полілактид PLA виготовили ще в 1930-х роках. Однак комерційне поширення набуло лише через півстоліття – зі зростанням популярності біорозкладних ресурсів. Нитки ПЛА поставляються у великій різноманітності сумішей та відтінків. Крім друку вони знаходять застосування у виробництві одноразового посуду, тари для продуктів харчування, медичних імплантатів.

Основні переваги та недоліки ПЛА

ПЛА відрізняється нетоксичністю, безпекою в експлуатації. Його головними перевагами є:

• широка кольорова гама;
• стабільність розмірів готових виробів;
• низька температура розм'якшення ниток, що забезпечує економію енергоресурсів;
• відсутність запаху при екструзії;
• гладка поверхня виготовлених предметів;
• відсутність ймовірності короблення або засмічення сопла принтера;
• можливість одержати вироби з високою деталізацією.

Поруч із перевагами пластик ПЛА має деякі недоліки. Зокрема, під дією високих температур він плавиться і деформується, тому не може використовуватися для друку термостійких виробів. Оскільки сировина для його виробництва є біорозкладною, предмети, надруковані за допомогою полілактиду, мають короткий термін служби.

Різновиди PLA

Зазвичай пластик використовують у чистому вигляді, без різних домішок, але іноді у його виробництві застосовують добавки, що підвищують експлуатаційні характеристики матеріалу. До найпоширеніших модифікацій поліефіру відносяться:

• PLA+ – розширена версія матеріалу з деякими хімічними добавками, які підвищують якість поверхні виробів та покращують міжшарову адгезію.
• Carbon - виготовляється в поєднанні з вуглецевими волокнами і має більш високу жорсткість у порівнянні зі звичайним PLA пластиком для 3D принтера.
• Color Changing – містить надчутливі частинки та може змінювати свій відтінок залежно від умов довкілля.
• Wood PLA - виробляється шляхом з'єднання з деревними волокнами, тому готові предмети виглядають як дерев'яні.
• PLA/PHA – складається з полігідроксиалканоату та полімолочної кислоти, що робить його більш стійким до деформації.

Коли слід застосовувати PLA

ПЛА-пластик відмінно підходить для швидкого прототипування та візуалізації об'ємних моделей. Його успішно використовують у виробництві будь-яких виробів, яких не пред'являються високі вимоги щодо довговічності, стійкості до деформації, механічних характеристик. Зокрема, матеріал стане чудовим вибором у виробництві контейнерів, різних іграшок, фігурок, нефункціональних прототипів.

Особливості 3D-друку пластиком PLA

Важливою умовою якісного друку з використанням полілактиду є правильні налаштування для пластику PLA. Перед початком роботи слід грамотно виставити такі параметри:

• Температура друку – визначається різновидом матеріалу. Так, стандартна нитка ПЛА починає плавитися за температури 180–200 °C. При використанні PLA/PHA потрібне нагрівання до 210–230 °C.
• Швидкість друку – варіюється відповідно до можливостей 3D-принтера. У середньому вона становить від 10 до 100 мм/с, але можна використовувати нижчі параметри. Якість друку при цьому підвищиться, проте час виконання завдання збільшиться.
• Температура робочого столу – рекомендується виставляти до 70 °C, але загалом у підігріві екструдера немає гострої потреби.Слід пам'ятати, що надто висока температура столу для PLA пластику може призвести до появи ефекту павутиння, при якому поверхня надрукованого виробу буде покрита дрібними ворсинками.

Обробка після 3D-друку

Обробляти вироби після друку можна різними способами. До найбільш поширених відноситься шліфування, яке допомагає прибрати сліди від шарів матеріалу. Виконувати її краще вручну – наждачним папером або спеціальними пастами, оскільки автоматичне шліфування може призвести до плавлення та комкування моделі.

Ще один затребуваний спосіб постобробки – хімічний, з використанням їдких речовин, таких як дихлоретан та діоксан. За допомогою цих матеріалів можна усунути основні дефекти поверхні та зробити її більш гладкою.

Проблеми під час друку пластиком PLA

Іноді під час друку полілактидом виникають проблеми, які негативно впливають на якість готових предметів. Найчастіше виробники стикаються з такими неприємностями:

• Висока температура екструзії – перешкоджає адгезії між шарами матеріалу і робить модель крихкішою. Якщо при використанні PLA температура друку перевищує потрібні параметри, рекомендується повільно відрегулювати її до досягнення оптимальних значень.
• Знижена температура екструдера проявляється відсутністю прилипання деталей до столу. Для вирішення проблеми слід підняти температуру, але тут важливо не перестаратися, інакше під впливом ваги нижні шари матеріалу формуватимуть «слонову лапу».
• Зовнішні чинники – незначно впливають на друк, але іноді вимагають рішення. Так, якщо у приміщенні працює кондиціонер або відчинені вікна, рекомендується підняти температуру столу на кілька градусів.

Грамотно підібрані параметри друку PLA – запорука надійності та естетичного вигляду готових виробів. Щоб уникнути можливих проблем та виготовити якісні предмети, важливо чітко дотримуватися інструкцій до ниток ПЛА та виставляти налаштування принтера з урахуванням рекомендацій виробника.

Все про PLA – найпопулярніший пластик для FDM-друку

Найбільш широко застосовуваним пластиком у 3D-друку за технологією FDM є PLA. Polylactic Acid, полілактид або полімолочна кислота – екологічний, біорозкладний поліефір, основу якого становить переважно молочна кислота. Регулюючи її рівень при виробництві, можна отримати різні властивості полімеру, тим самим розширюючи його використання. Виготовляють PLA з органічної сировини – кукурудзи, соєвого білка, очерету тощо, що робить виробництво недорогим, а його ресурси відновлюються.

Появі PLA ми зобов'язані американському хіміку Уоллесу Карозерсу, який також відомий як творець нейлону та неопрену. Незважаючи на те, що полілактид був винайдений у 1930-ті роки, його комерційне виробництво почалося лише через 50 років.

Останнім часом застосування цього матеріалу виросло до величезних масштабів як пакувальний матеріал і філамент для 3D-друку, а за популярністю він став біопластиком номер один у світі.

«У наших клієнтів PLA займає перше місце за обсягом споживання, – каже виконавчий директор компаній REC та 3D Solutions Дмитро Міллер. - Це цілком заслужено, тому що друкувати їм легше, ніж будь-яким іншим пластиком, і він найменш вимогливий до обладнання.Будь-який найпростіший персональний 3D‑принтер чудово працюватиме з цим матеріалом, і жодних складнощів не виникне».

У цій статті познайомимось із PLA ближче.

Потрібна допомога чи консультація з питань 3D‑друку, вибору обладнання та ПЗ? Зверніться до наших фахівців:

Характеристики PLA-пластику

Натуральний PLA є непрозорим пластиком каламутного світлого відтінку і має наступні фізичні властивості:

• щільність: 1,23‑1,25 г/см³;
• температура плавлення: 170-180 ° C;
• температура склування: 60 °C;
• стійкість до температур до 70 ° C;
• висока механічна міцність;
• гнучкість та еластичність.

Робочий діапазон температур PLA-пластика значно нижчий, ніж ABS. Через високу гігроскопічність не слід використовувати даний полімер на морозі, а верхня межа температур коливається в районі 60-70 градусів, хоча деякі різновиди здатні витримати і трохи більше. Як розчинники використовуються діоксан, дихлоретан, гарячий бензол. Через низьку температуру плавлення PLA важко обробляти механічними способами.

Безпека

Найголовніша перевага PLA – безпека. Пластик повністю екологічний, біорозкладний (протягом близько шести місяців при дотриманні правильних умов) та біосумісний. Під час друку виділяє легкий приємний запах, що нагадує готовий попкорн. За інших рівних умов PLA стабільний, безпечний для використання у харчовій промисловості та медицині. Без будь-яких проблем піддається переробці та повторному використанню, а ресурси для його виробництва відновлюються.

Матеріали: PLA + PETG
Обладнання: Sharebot Q DUAL
Товщина шару: 0,2-0,3 мм
Висота виробу: прибл. 50 см

Переваги

1. Екологічний, безпечний, біосумісний і швидко розкладається.
2. Досить міцний і гнучкий.
3. Дешевий у виробництві, піддається переробці, ресурс виробництва – відновлюваний.
4. Зручний і легкий у адитивному виробництві.
5. Забезпечує високу якість поверхні ідеальний для швидкого прототипування.
6. Доступна широка палітра кольорів.

Приклад 3D-друку формувальної оснастки: ножі для формування з PLA та PETG, які можуть витримувати навантаження до 20 МПа © Youtube – Proto G Engineering

Недоліки

1. Високий ступінь гігроскопічності. Перед друком рекомендується просушування.
2. Нетермостійкий.
3. Розкладається внаслідок тривалого впливу світла.
4. Біорозкладаність скорочує термін служби готових деталей.
5. Досить тендітний, часто у складі використовуються добавки.

Що друкують із PLA?

• Прототипи.
• Наочні моделі та макети.
• Анатомічні моделі у медицині.
• Елементи оснастки.
• Кінцеві вироби (наприклад, покажчики, сувеніри, контейнери, пляшки, столові прилади).

Модифікації

Найчастіше PLA використовується в 3D-друку чистим, без домішок, проте існують різні цікаві модифікації, націлені на підвищення механічних та температурних характеристик, а також довговічності. Ось деякі з них.

PLA+

За складом майже не відрізняється від оригінального полілактиду, проте завдяки деяким хімічним добавкам має більш високі механічні характеристики, у нього краще міжшарова адгезія та якість поверхні.

Wood PLA

Як видно за назвою, у складі цієї модифікації PLA є волокна різних видів деревини, що дає можливість зручної механічної обробки, а зовні вироби максимально схожі на дерев'яні.

Carbon

Вже відома структура пластику із додаванням вуглеволокна. Підвищує термостійкість та механічні характеристики.

Glow in the dark і Neon

Ці різновиди за своїми характеристиками не від звичайного PLA. У складі присутні фосфоресцентні пігменти або спеціальні добавки, що дозволяють пластику світитися в темряві або мати підвищену яскравість.

Silk-like, Sparkly, Glitter, Color Changing

За рахунок різних добавок такі різновиди відрізняються від оригінального PLA лише зовнішнім виглядом. Ефект переливання завдяки блискіткам, блискуча шовковиста структура, зміна кольору при освітленні та інше – це про них.

Постобробка виробів з PLA

PLA досить погано піддається механічній обробці через низьку температуру плавлення. Шліфування має сенс застосовувати тільки вручну, наприклад, наждачним папером, тому що при автоматичній моделі почне плавитися і комкуватися від перегріву. Також сліди шарів можна прибирати за допомогою спеціальних паст та шпаклівок з подальшим фарбуванням акрилом або емаллю.

Полілактид є стійким до повсякденних розчинників, тому для хімічної обробки потрібно застосовувати їдкі та небезпечні речовини, такі як діоксан і дихлоретан. Ідеально гладкої глянсової поверхні досягти навряд чи вдасться, проте основні дефекти прибрати вийде без проблем.

Поради щодо друку

Стіл для друку

PLA невибагливий в адитивному виробництві, і деякі умільці друкують їм на столах без підігріву, проте для комфортної роботи та гарної адгезії слід виставляти температуру стола в 50-60 ° C або використовувати клей для адгезії.

Температура екструдера

Не варто виставляти занадто високу температуру екструдера. Через це може виникнути ефект павутиння, і вся надрукована деталь буде покрита дрібними пластиковими ворсинками, а зовнішня поверхня втратить ефектний вигляд.

Швидкість друку

Величина швидкості може варіюватися досить у великому діапазоні – від 10 до 100 мм/c.

Зовнішні фактори

Протяги, вентиляція і кондиціонери, звичайно ж, можуть зіпсувати якість друку, хоча і не так, як, наприклад, у випадку з ABS. Кращий варіант уникнути подібних проблем - використовувати 3D-принтери з закритою камерою побудови. ‑пластиком це необов'язкова умова.

Матеріал: Premium PLA від FormFutura
Обладнання: Discovery 3D Printer
Розміри: 100 х 60 х 50 см
вага: 5,5 кг

Підсумки: коротко

Отже, ми побачили, що PLA є невибагливим, безпечним і дешевим витратним матеріалом для FDM-друку. Він підходить для вирішення завдань, в яких зовнішній вигляд і форма важливіша за міцність і довговічність. робочим інструментом професіоналів. Екологічність та безпека даного полімеру дозволяють використовувати його в різних галузях, у тому числі харчовий. промисловості та медицини.

Фото в заставці © 3DWithUs

Статтю опубліковано 08.12.2022 , оновлено 13.09.2024

Про автора

Олександр Озеров Технічний експерт, випускник МДТУ ім. Н.Е. . Серед захоплень Олександра – робототехніка, активний відпочинок та польоти на квадрокоптері.

Питання про щільність пластику, скільки метрів у котушці та як його вважає слайсер(и).

Зіткнувшись з тим, що стали з'являтися проекти, які можуть зжерти повну котушку пластику, раптово перейнявся тим, чи вистачить мені котушки пластику на проект. І тут я бачу непонятки. По початковій 3д молодості я виходив з того, що в котушці 1 кг. приблизно 400 метрів пластику. І доки печатки були не дуже великі, турбот не було. І тут прийшов проект, на який за розрахунками слайсера (Superslicer) мені потрібно було близько 300 метрів пластику. Пластик PLA. І тут я виявив що свіжої котушки PLA мені ледве вистачило. Було б дуже прикро, якби не вистачило б кількох метрів і проект пішов би на смітник.

Матеріал Скільки метрів за 1 кг матеріалу (1,75 мм)?

На різних ресурсах цифри трохи різняться, але не більше похибки. Тобто. кількість пластику у метрах на котушці вагою 1 кг. залежить від густини самого пластику. І наскільки я розумію величина в метрах може коливатися в залежності від виробника пластику, навіть від типу пластику в межах одного типу (не всі PLA, наприклад, однакові), від модифікації пластику (тобто композити або пластики з наповнювачем) можуть також відрізнятися .І виникає питання - а як же мені визначити чи вистачить мені наявного пластику на певний проект? Особливо це критично стає при використанні специфічного, дорогого або важкодоступного пластику.Практично я бачу тільки один шлях рішення - робити лічильник метражу, і перемотувати пластик, щоб бути абсолютно впевненим, що у мене саме потрібна мені кількість в метрах. Але виникає ще одне питання - а як слайсер(и) враховує(ють)/розраховує(ють) ) кількість у метрах? адже для отримання одного і того ж об'єму друку при різній щільності пластику потрібна різна кількість у метрах? У слайсерах я не знайшов параметрів, які відповідають за щільність. У Prusaslicer і Superslicer є параметр щільності у властивостях прутка, але вказується що це суто довідковий параметр, що не бере участі в розрахунках. У Cura не знайшов взагалі такого параметра. Так, слайсери крім кількості в метрах вказують ще й Prusaslicer і Superslicer кількість в м3 (тобто об'єм), а Cura вага в грамах. Але ці дані все одно є віртуальними при неможливості дізнатися про щільність пластику (а виробники не вказують таке).

Чи я не правий? Тому що туплю і не можу збагнути чи має це значення і як розраховувати)))) Переконайтеся/роз'ясніть, будь ласка)))