Filament PLA to zdecydowanie najpopularniejszy materiał do druku 3D. Jest też względnie najłatwiejszy w użyciu, co nie oznacza, że jest w zupełności „bezobsługowy”.

O materiale

Filament PLA (z ang. polylactic acid, polylactide) w języku polskim funkcjonuje jako polilaktyd, czyli poli(kwas mlekowy) – polimer należący do grupy poliestrów alifatycznych. Jest termoplastem, dzięki czemu nadaje się do druku 3D metodą FDM.
Jest to materiał biodegradowalny (należy jednak zwrócić uwagę, że dodawane do tego materiału domieszki, np. barwniki, mogą już nie mieć tej właściwości). Uzyskiwany jest m.in. z kukurydzy. Choć otrzymano go w 1932 roku, nie jest szeroko stosowany w przemyśle. Zainteresowanie tym materiałem wyraźnie wzrosło z uwagi na rozwój druku 3D (konkretnie technologii FDM) oraz jego biodegradowalność.

Filament PLA cechuje się małym skurczem przetwórczym, jest też jednym z najłatwiejszych w druku materiałów, co owocuje jego bardzo dużą popularnością.

Właściwości filamentu PLA

Poniższe wartości mają charakter orientacyjny, ale odpowiadają danym podawanym w literaturze i przez producentów. Należy pamiętać, że tworzywa sztuczne są opisywane przez bardzo wiele parametrów. Poniżej widnieje jedynie ich ułamek.

Temperatura mięknięcia (zeszklenia):  45-65°C
Gęstość: 1.2-1.4 g/cm3
Granica plastyczności: ok. 40-50 MPa
Moduł Younga: ok. 2000 MPa
Wydłużenie przy zerwaniu: 2-3%
Skurcz przetwórczy: 0.3-0.5%

Zastosowania filamentu PLA

Filament PLA bardzo dobrze nadaje się do wykonywania części pokazowych (np. figurek), a nawet elementów konstrukcyjnych. Jedynym warunkiem jest nieprzekraczanie temperatury ok. 50°C w trakcie eksploatacji wydruku. Niski skurcz przetwórczy tworzywa pozwala na uzyskiwanie bardzo dobrych, jak na druk 3D, dokładności elementów.
Jest materiałem biodegradowalnym, dlatego nie nadaje się do zastosowania w środowisku wodnym (np. w akwarium). Z uwagi niską odporność na promieniowanie UV i niską temperaturę mięknięcia filament PLA nie będzie dobrym wyborem przy zastosowaniach zewnętrznych. Nie należy stosować tego tworzywa do bezpośredniego kontaktu z żywnością (np. jako naczynia, pojemnika do przechowywania).

Jak drukować z filamentu PLA?

Ekstruzja

Zalecana temperatura dyszy: 175-235 °C

PLA ma stosunkowo duży zakres temperatury drukowania, ale wymaga wyraźnie mniejszych temperatur niż filament ABS czy nylon, raczej mniejszych niż PET-G. PLA jest materiałem, którym można drukować stosunkowo szybko. Prędkości powyżej 60-80 mm/s są w zasięgu większości drukarek 3D dla tego filamentu. Podobnie jak w przypadku innych materiałów PLA mniej nitkuje w niższych temperaturach.

Bardzo widoczne w przypadku filamentu PLA jest przejście z matowego do satynowego (połyskliwego) wykończenia wraz ze wzrostem temperatury i ze spadkiem prędkości drukowania. Należy jednak pamiętać, że matowe wykończenie świadczy o słabym przetopieniu materiału, co nie jest pożądane, jeżeli chcemy uzyskać dobre parametry mechaniczne wydruku.

Zalecana temperatura stołu: 0-60 °C

PLA jako jeden z niewielu materiałów nie wymaga grzanego stołu. W sprzyjających warunkach wystarczający jest odtłuszczony szklany stół lub taśma malarska. Dobrze trzyma się też podkładek adhezyjnych, takich jak CoroPad. Do stołów szklanych stosuje się też klej w sztyfcie (najlepiej na zimny stół) i wszystko, co sprawia, że powierzchnia platformy roboczej się klei. Bardzo skuteczną kombinacją jest dobry stół szklany i 3D Reaktor Adhesive Spray.

Pomocne przy uzyskaniu dobrej adhezji jest ustawienie temperatury dyszy dla pierwszej warstwy o 5-10°C wyższej niż dla reszty wydruku oraz ustawienie szerokości pierwszej ścieżki o 10-30% większej niż dla reszty wydruku. Konieczność stosowania brimu jest już ściśle uzależniona od danego wydruku. Jeżeli wydruk ma dużą powierzchnię przylegania do stołu (np. jest to obudowa elektroniczna), takie rozwiązanie będzie odpowiednie.

Chłodzenie

Poza pierwszą warstwą chłodzenie powinno być możliwe duże. Warto tu jednak zaznaczyć, że niektóre drukarki mają na tyle wydajny system chłodzenia, że wykorzystanie go w pełni może skutkować niedogrzaniem materiału. Dobry system chłodzenia powinien chłodzić tylko materiał, a nie ekstrudującą go dyszę! W związku z powyższym sformułowanie „możliwie duże” niekoniecznie oznacza, że należy ustawić wartość chłodzenia na 100%.

Przechowywanie 

Filament PLA jest stosunkowo mało wrażliwy na wilgoć, ale jak w przypadku każdego filamentu, najlepiej przechowywać ten materiał w suchym miejscu. Z uwagi na niską temperaturę mięknięcia (zeszklenia) należy go przechowywać w temperaturze poniżej 40°C. Nie jest też odporny na promieniowanie UV, w związku z tym wskazane jest zaciemnione miejsce.

Post-processing

PLA, podobnie jak ABS, można wygładzać chemicznie. W tym wypadku zamiast acetonu musimy zastosować chloroform, dichlorometan lub tetrahydrofuran. Są to substancje znacznie bardziej niebezpieczne i trudniej dostępne niż aceton, w związku z tym nie nadają się one do zastosowania w warunkach domowych.
Na szczęście PLA można z powodzeniem obrabiać mechanicznie, trzeba jedynie nie przekraczać temperatury zeszklenia (mięknięcia) materiału. Możemy je szlifować za pomocą papieru wodnego (szlifowanie na sucho, szczególnie elektronarzędziami, niemal na pewno doprowadzi do miejscowego stopienia wydruku). PLA nadaje się do szpachlowania i malowania.

Co może pójść nie tak?

Prawdziwą zmorą podczas drukowania z PLA jest tak zwany clogging. Jest to temat na tyle obszerny, że zasługuje na osobny artykuł. Clogging to sytuacja, w której filament blokuje się powyżej bloku grzejnego, w radiatorze. Dzieje się tak w sytuacji gdy radiator jest zbyt gorący (powyżej 40-50°C) i filament już w nim mięknie. W efekcie materiał pęcznieje i przed wejściem do bloku grzejnego formuje się zgrubienie, które z jednej strony jest źródłem bardzo dużych oporów tarcia, a z drugiej geometrycznie uniemożliwia przetłoczenie filamentu. Ekstruder nie jest w stanie pokonać takich oporów i filament blokuje się na poziomie radiatora. Rozwiązaniem tego problemu może być zastosowanie radiatora z aktywnym chłodzeniem, np. E3D J-head.

Dobrą praktyką jest też zaizolowanie bloku grzejnego za pomocą odpowiedniej izolacji i przeprowadzenie ponownej regulacji PID. Dzięki temu zmniejszymy ciepło, jakie trzeba dostarczyć do bloku grzejnego i dodatkowo odizolujemy go od reszty komponentów drukarki, w tym radiatora. Takie działanie w konsekwencji zmniejsza strumień ciepła, jaki dociera do radiatora.

Z uwagi na stosunkowo niską temperaturę mięknięcia (zeszklenia) PLA nie należy drukować w podgrzewanej komorze. Z jednej strony sprzyja to odkształceniu samego wydruku, a z drugiej zwiększa prawdopodobieństwo wystąpienia cloggingu. Jeżeli mamy drukarkę z zamkniętą komorą i w trakcie druku podgrzewamy stół, najlepiej jest ją otworzyć, by temperatura w komorze nie była za wysoka.

Jeżeli drukujemy na grzanym stole, warto dać wydrukowi chwilę na ostygnięcie. Poza łatwiejszym odspojeniem wydruku od stołu unikniemy odkształcenia jeszcze miękkiej podstawy wydruku. Zbyt wysoka temperatura stołu może prowadzić do efektu zwanego stopą słonia, czyli zwiększonych wymiarów podstawy wydruku niezgodnych z zaimplementowanym g-code.

Podsumowanie

PLA to bardzo wdzięczny materiał dla każdego drukarza. Dla początkujących sprawdzi się idealnie na pierwsze podejście do druku, dla bardziej doświadczonych spisze się w przypadku prostych, szybkich i bezproblemowych modeli. Obecnie na rynku można znaleźć dziesiątki, jeśli nie setki, odmian PLA. Dzięki temu każdy fan druku 3D z pewnością znajdzie dla siebie najlepszy filament.

Jak zwykle zachęcamy do odwiedzenia naszego Facebooka i Instagrama – tam znajdziecie informacje o promocjach oraz zdjęcia naszych wydruków, także z PLA. :)

Polecamy naszą grupę - znajdziecie tam wiele przydatnych wskazówek i informacji o druku 3D!