PLA пластик для 3D принтера

PLA (полимолочная кислота или полиактид) представляет собой сложный полиэфир состоящий из молочной кислоты и лактида. Химическая формула пластика (C3H4O2)n. Молочная кислота может быть получена путем бактериальной ферментации различных углеводов.

В настоящее время для производства молочной кислоты используют натуральные продукты такие как кукурузный крахмал, сахарный тростник, корнеплоды маниока. Ведутся исследования по использованию в качестве сырья таких отходов сельского хозяйства как солома, шелуха, листья.

PLA как и ABS является термопластом. Его также можно нагревать и охлаждать без потери свойств.

Огромным преимуществом PLA пластика является тот факт, что он естественным образом разлагается под действием окружающей среды. Бутылка, изготовленная из него и брошенная в море, разлагается в течении от шести месяцев до года.

Пластик не токсичен в твердом состоянии. При нагревании не выделяет вредных веществ и почти не имеет запаха.

PLA пластик представлен разнообразными цветами, среди которых есть люминесцентные и прозрачные. Всего насчитывается около 30 цветов и оттенков, в том числе и такие как черный и белый.

Характеристики PLA пластика:

• температура плавления от 150°С до 160 ° C;
• температура печати от 180°С до 230 ° C;
• температура размягчения 60 – 65 ° С;
• плотность — 1,210–1,430 г/см3;

Пластик довольно прочный, но хрупкий, поэтому не рекомендуется применять его для изготовления ударопрочных изделий, например, чехлов для телефонов.

PLA пластик отлично подходит для производства одноразовой посуды, бутылок для воды, а также различных игрушек, сувениров, моделей, прототипов деталей и механизмов.

Изделия из PLA теряют форму при температуре около 60°С, поэтому не следует его применять там, где возможен нагрев до указанной температуры или выше.

Незаменим при изготовлении выжигаемых форм для литья, так как почти не оставляет золы.

PLA пластиком можно печатать как на холодном столе, так и на столе с подогревом. Обязателен обдув изделия со всех сторон, чтобы избежать деформации при неравномерном остывании.

Перед печатью необходимо откалибровать стол по методики, когда между столом и соплом должен помещаться лист бумаги. Для лучшей адгезии к холодному столу применяют различные клейкие ленты (малярный скотч, специальный синий скотч), специализирвоанные клеи.

Можно печатать прямо на стекле, разогрев стол до 70°С. Далее необходимо выставить настройки в слайсере, рекомендуемые производителем филамента и обязательно включить вентилятор обдува детали.

Температура экструдера для PLA составляет 180°С — 200°С. Стол можно использовать без подогрева или нагреть до 70°С, напечатать первый слой, а затем отключить нагреватель.

Основные материалы, применяемые при 3D печати, это ABS (акрилонитрил-бутадиен-стирол) и PLA (полимолочная кислота). Рассмотрим основные отличия этих пластиков.

1. Визуальные отличия:  PLA пластик имеет блестящую фактуру и насыщенную окраску, ABS – матовую фактуру и менее насыщенный цвет.
2. Температура при печати: при печати ABS пластиком температура экструдера должна быть 210°С — 240°С,  стола — 80°С и выше. При печати PLA  — температура экструдера должна составлять 180°С — 200°С. Допустимо использование стола без подогрева.
3. Контакт со столом: первый слой ABS пластика, который непосредственно соприкасается со столом принтера имеет тенденцию изгибаться вверх. Для предотвращения этого используется подогрев стола Для устранения этого эффекта, поверхность стола нагревают, либо используют специальные клеевые составы. PLA пластик менее подвержен деформации, поэтому возможна печать без подогрева стола.
4. Прочность: PLA и ABS пластики обладают хорошим сцеплением между слоями, но ABS пластик более прочный и упругий. ABS пластик хорошо поддаётся полировке в нем можно сверлить отверстия, нарезать резьбу. PLA пластик же намного хуже поддаётся такой обработке.
5. Состав: ABS (акрилонитрил-бутадиен-стирол) изготавливается из нефти, а PLA (полимолочная кислота) из из возобновляемых ресурсов – кукурузы и сахарного тростника.
6. Экология: из-за способности к саморазложению PLA пластик нашёл широкое применение в качестве сырья для изготовления различных предметов с коротким сроком службы – различных упаковочных материалов, коробок, бутылок для хранения воды, которые можно выбрасывать в контейнеры с мусором. ABS пластик обладает большей устойчивостью к неблагоприятным условиям и разлагается довольно долго.
7. Запах: во время печати оба вида пластика выделяют различные летучие соединения, поэтому принтер должен быть расположен в помещении с хорошей вентиляцией. ABS пластик при нагревании имеет сильный и неприятный запах, PLA издаёт запах теплого масла.
8. Применение: Пластик PLA используются для печати одноразвой посуды, сувениров, игрушек и прочих изделий, которые не подвергаются ударам и изгибам. Недопустимо использование его в изделиях, которые подвергаются воздействию высоких температур – при 60° С PLA теряет форму. ABS обладает хорошей термостойкостью и механической прочностью.
9. Влияние влаги: Оба пластика обладают большой гигроскопичностью, поэтому хранить их следует в сухом помещении. Если пластик долго хранился на открытом воздухе, то при печати возможны проблему — появление пузырьков воздуха, что приводит к засорению сопла. ABS допустимо просушить тёплым, сухим воздухом. После сушки его свойства не изменяются. Сушка PLA невозможна – так как это может привести к обесцвечиванию и изменению его механических свойств.

Готово изделие, напечатанное на FDM 3D принтере, имеет слоистую структуру. Это издержки метода, при котором расплавленный пластик наносится слой за слоем, создавая необходимую форму. Убрать эту слоистость, а также мелкие дефекты можно как химическими, так и механическими методами.

При помощи наждачки, надфиля, бормашинки убирают небольшие сколы, выступы. Химическими методами добиваются ровной, полированной поверхности. Наиболее часто применяют дихлорметан и тетрагидрофуран. Работают в перчатках, респираторе и в хорошо проветриваемом помещении, так как эти вещества ядовиты.

При работе с тетрагидрофураном необходимо использовать нитриловые или неопреновые перчатки. Дихлорметан наносят на деталь кисточкой из натурального волоса и дают высохнуть. Тетрагидрофураном смачивают белую без ворса тряпочку и полируют деталь. В обоих случаях поверхность получается ровной и глянцевой.

Изделия из PLA пластика можно окрашивать разнообразными акриловыми красками. Для того, чтобы краска прочно держалась, необходимо загрунтовать окрашиваемую поверхность любой акриловой грунтовкой. Для придания блеска, окрашенное изделие можно покрыть лаком.

Склеить различные части изделия из PLA пластика можно при помощи дихлорэтана или любого клея (например, секундный «Момент») на цианоакрилатной основе. Клей из дихлорэтана можно приготовить, растворив мелкие кусочки пластика в дихлорэтане, в пропорции 10 к одному (10 частей растворителя, 1 часть пластика).

Затем обезжирить поверхности и смазать этим клеем одну из поверхностей. Через пару минут плотно прижать склеиваемые части и оставить на 5–7 часов. Для работы с клеем типа «Момент», необходимо руководствоваться прилагаемой к нему инструкцией.

Растворителем для PLA является дихлорметан (метиленхлорид, хлористый метилен), дихлорэтан. Последний является сильным ядом и требует особых мер предосторожности при работе с ним.

Дихлорметан хотя и менее токсичен, но легко испаряется и может вызвать отравление при работе в закрытом помещении без вытяжки.

При печати первостепенное значение имеет качество первого слоя. Если пластик не прилипает к холодному столу, необходимо проверить уровень стола относительно сопла, приклеить малярный или синий скотч, использовать канцелярский клей-карандаш. Также можно попробовать подогреть стол до 70°С.