📖 Полилактид (PLA) в 3D печати: особенности, преимущества и применения

Полилактид (PLA) — это один из самых популярных и простых в использовании филаментов для 3D печати, который завоевал признание благодаря своей экологичности, безопасности и легкости в обработке. PLA состоит из полимолочной кислоты (Polylactic Acid) — биоразлагаемого полиэфира, который производится из возобновляемого сырья, такого как кукуруза, соя или тростник. Это делает его доступным и недорогим материалом, идеально подходящим для новичков и детских 3D-поделок.

История появления PLA

PLA был впервые синтезирован в 1930 году американским химиком Уоллесом Карозерсом, который также работал над созданием нейлона и неопрена. Однако в течение долгого времени этот материал не находил широкого применения. Активное производство PLA началось только в 1980-х годах, и в последние 40 лет материал стал востребованным во многих отраслях, включая упаковку и 3D печать. Сегодня полилактид является одним из самых распространенных биопластиков в мире.

Характеристики PLA

Полилактид — это пластик непрозрачного типа, обычно мутновато-светлого цвета без добавок. Он обладает рядом отличительных физических характеристик:

• Плотность: 1,23-1,25 г/см³
• Температура стеклования: около +60°C
• Температура плавления: от +170°C до +180°C
• Термостойкость: до +70°C

PLA также отличается хорошей механической прочностью, эластичностью и гибкостью. Однако в сравнении с другими популярными филаментами, такими как ABS, полилактид имеет более низкий рабочий температурный диапазон и высокую гигроскопичность, что означает, что он может поглощать влагу из окружающей среды, что не рекомендуется при использовании в морозных условиях.

Достоинства и недостатки PLA

Достоинства:

• Экологичность: PLA является биоразлагаемым материалом, который не выделяет вредных веществ и является биосовместимым, что делает его безопасным для использования в игрушках, предметах, контактирующих с пищей, а также в медицине.
• Безопасность: Во время 3D печати PLA выделяет запах, напоминающий аромат жареного попкорна, что не вызывает раздражения и даже может быть приятным для многих пользователей.
• Прочность и гибкость: Материал демонстрирует высокую прочность при сравнительно низком температурном воздействии.
• Доступная стоимость и широкая цветовая палитра: PLA предлагает широкий выбор цветов, а также является относительно недорогим филаментом.

Недостатки:

• Низкая светостойкость: Изделия из PLA могут выцветать под воздействием солнечного света.
• Хрупкость: Материал склонен к ломкости, особенно при сильных механических воздействиях.
• Низкая термическая стойкость: Изделия из PLA могут деформироваться при нагревании выше 70°C.
• Высокая гигроскопичность: Материал легко поглощает влагу, что может повлиять на качество печати и прочностные характеристики.

Безопасность PLA

Самое важное преимущество PLA — это его экологическая безопасность. Он разлагается в течение примерно двух лет в условиях правильной утилизации, что делает его намного более экологичным по сравнению с традиционными пластиками. Однако при неправильной утилизации (например, на свалках) процесс разложения может занять гораздо больше времени, что требует внимательного подхода к его утилизации.

При 3D печати PLA выделяет запах, похожий на аромат жареного попкорна, что является нормальным и не представляет опасности для здоровья.

Применения PLA

PLA активно используется в самых различных областях 3D печати. Благодаря своим качествам этот материал идеально подходит для:

• Сувениров и игрушек
• Наглядных пособий и макетов
• Прототипов и оснастки
• Столовых приборов и других бытовых предметов

Одним из главных преимуществ PLA является его легкость в обработке и низкие требования к оборудованию. Даже детские 3D-ручки используют именно этот филамент.

3D печать PLA: советы по постобработке

Работа с PLA в 3D печати — это довольно простое и приятное занятие. Этот материал не требует закрытой камеры или подогрева стола, что делает его удобным для использования на большинстве принтеров. Для лучшей адгезии к рабочей поверхности можно использовать специальный клей, а если стол принтера подогревается, температура 55-60°C будет достаточной для хорошего сцепления.

При печати PLA стоит соблюдать рекомендуемые параметры температуры экструдера, чтобы избежать образования «паутинки», которая портит внешний вид изделия. Скорость печати может варьироваться от 10 до 100 мм/с в зависимости от нужного качества и времени печати.

PLA плохо поддается механической обработке, поэтому для постобработки используется ручная шлифовка. После шлифовки поверхность можно дополнительно обработать специальными пастами и шпатлевками для сглаживания слоев, а затем покрасить модель.

Модификации PLA

Помимо стандартного PLA, существуют его модификации, которые изменяют характеристики материала и расширяют его возможности:

• PLA+ — улучшенный полилактид, который обладает более высокой прочностью и лучшей межслойной адгезией.
• Wood PLA — PLA с добавлением древесных волокон, придающих изделиям вид дерева.
• Carbon PLA — PLA с углеволокном, что делает материал более термостойким и прочным.
• Neon PLA — филамент с фосфоресцирующими добавками, который светится в темноте.

Заключение

PLA — это идеальный выбор для новичков и тех, кто ищет экологичный и простой в использовании материал для 3D печати. Он широко применяется в различных отраслях, от производства игрушек и сувениров до создания прототипов и макетов. Несмотря на несколько ограничений, таких как хрупкость и низкая термостойкость, PLA остается одним из самых востребованных филаментов благодаря своей безопасности, доступности и легкости в обработке.