Этой статьёй мы начинаем цикл публикаций о PLA филаменте для 3d-печати.

Филамент из PLA — безусловно, самый популярный материал, используемый в FDM-3D-печати, и для этого есть все основания. Он поставляется в различных вариациях, что делает его идеальным для широкого спектра применений. Если вы ищете простой в использовании материал с яркой цветовой гаммой или уникальными примесями, PLA-филамент — это то, что вам нужно.

Содержание статьи:

Что такое PLA-филамент?

Гайд 2019: всё о PLA-филаменте

PLA или ПЛА (сокращённо полилактид) — термопластичный полимер, полученный из возобновляемых ресурсов, а именно из кукурузного крахмала или сахарного тростника. Это отличает материал от других используемых пластиков, которые получают путём перегонки и полимеризации невозобновляемых запасов нефти.

Поскольку филамент из PLA является биоразлагаемым продуктом, он имеет тенденцию к естественному разрушению, которое происходит примерно через 3-6 месяцев. Другие же термопластичные материалы могут разлагаться до 1000 лет, что делает ПЛА более экологически чистым.

Материал PLA оказался в центре внимания благодаря появлению FDM-3D-печати. PLA-филамент доступен в широком ассортименте цветов и смесей, и этот ассортимент постоянно обновляется новыми разновидностями.

Помимо 3D-печати, ПЛА также используется для производства медицинских имплантатов, упаковки для пищевых продуктов и одноразовой посуды. Однако внутри сферы FDM-3D-печати филамент из PLA считается эстетическим материалом, который лучше всего подходит для прототипирования.

Производственный процесс PLA-филамента обычно начинается с подготовки сырой гранулированной смолы. Материал помещают в машину типа блендера, смешивая его с пигментами и/или добавками, которые дают определённый цвет или механические свойства.

После этого материал сушат при температуре 60-80 °C, что снижает вероятность того, что филамент засорит сопло вашего 3D-принтера.

Гранулированный материал поступает в одношнековый экструдер, где он нагревается, перемешивается и экструдируется в цельный филамент. После этого он проходит через резервуары с тёплой и холодной водой, а затем наматывается на катушку.

PLA-филамент поставляется в двух диаметральных размерах — 1,75 мм и 2,85 мм. Размер диаметра определяется тем, насколько быстро или медленно филамент протягивается через фильеру.

Преимущества PLA-филамента

3D-печать с использованием этого материала имеет ряд преимуществ (особенно эти преимущества пригодятся новичкам).

Для начала надо сказать, что с PLA-филаментом чрезвычайно легко печатать. Материал обычно выходит из сопла 3D-принтера без каких-либо проблем, таких как заедание или засорение сопла. Кроме того, температура печати для стандартного PLA относительно низкая по сравнению с другими материалами, что делает его более универсальным и удобным для использования в 3D-печати.

Однако когда вы имеете дело с филаментом, в котором присутствуют различные добавки (к примеру, древесина или металлические частицы), процесс печати заметно усложняется.

Ещё одним преимуществом PLA-филамента является высокое качество поверхности 3D-распечатков. При использовании других материалов могут возникать некоторые дефекты на распечатке в виде «волосков» или «прыщиков», но PLA прекрасно справляется со всеми этими неприятностями. В отличие от ABS, который тоже пользуется большой популярностью, PLA-филамент не выделяет неприятного запаха при экструдировании.

Причина, по которой филамент из PLA бывает столь разных цветов и сочетаний, заключается в том, что сам материал легко пигментируется. Последующая обработка также упрощается, если речь идёт о PLA, что позволяет ещё улучшить качество поверхности с помощью лёгкой шлифовки и обрезки.

Такие материалы, как ABS и PETG, обладают определёнными механическими преимуществами, но и PLA-филамент тоже не лыком шит. Когда речь заходит о функциональности форм, PLA является отличным вариантом для быстрого прототипирования. Низкотемпературный режим плавления обеспечивает лучшую поверхность деталей и более чёткие черты по сравнению с другими обычно используемыми материалами.

Наконец, как мы упоминали ранее, типичный филамент из PLA нетоксичен и биоразлагаем, что делает его идеальным материалом для тех, кто очень заботится об окружающей среде.

Есть ли недостатки у PLA-филамента?

Хотя использование PLA имеет множество преимуществ по сравнению с другими вариантами, у материала также есть несколько недостатков.

Например, PLA имеет тенденцию деформироваться или плавиться при нагревании, что делает его непрактичным для изготовления деталей, которые требуют термостойкости. Он также менее твёрдый, чем ABS или PETG, поэтому его лучше использовать для эстетических, а не механических целей.

PLA-филамент также отличается более жёсткой текстурой, чем другие материалы, несмотря на то, что  печатается он намного легче. Поскольку материал является биоразлагаемым, это сокращает срок службы любых напечатанных из PLA изделий.

Кроме того, PLA является достаточно хрупким по своей природе, что делает его более склонным к разрывам при силовом воздействии. Как и в случае с большинством материалов, предназначенных для 3D-печати, правильность выбора PLA-филамента зависит от того, что вы планируете печатать.

Что можно напечатать PLA-филаментом

Гайд 2019: всё о PLA-филаменте

Несмотря на то, что в данном материале отсутствуют механические свойства, характерные для других типов филамента, PLA легко печатается и производится в различных вариациях.

Таким образом, филаменты из PLA отлично подходят для быстрого прототипирования, особенно для тех деталей, которые не будут подвергаться чрезмерному давлению или растяжению.

Поэтому PLA-филамент идеален для таких напечатанных объектов, которые не будут зависеть от механических свойств, долговечности или биоразлагаемости.

Также не стоит использовать PLA при печати изделий, которые должны гнуться, например, ручки для инструментов или чехлы для телефонов. Этот материал обычно не очень теплостойкий, поэтому лучше использовать филамент с лучшими механическими свойствами.

Во всех остальных случаях PLA-филамент является отличным вариантом для создания таких моделей, как фигурки и персонажи, износостойкие игрушки, детали прототипа с нефункциональными требованиями и контейнеры.

Оптимальные настройки для печати с PLA-филаментом

Гайд 2019: всё о PLA-филаменте

Оптимальные настройки печати могут немного отличаться в зависимости от типа или смеси PLA.

Температура плавления PLA-филамента среднего диаметра варьируется между 180-200 °C. Например, филаменту диаметром 1,75 мм нужна температура ниже, чем филаменту диаметром 2,85 мм.

Другим решающим фактором в том, какую температуру печати нужно использовать, является смесь PLA. Например, компания ColorFabb предлагает филамент Corkfill, представляющий собой смесь PLA/PHA, который должен печататься при температуре 210-230 °C.

Печатный стол с подогревом улучшает адгезивные свойства филамента, но при использовании PLA в этом нет необходимости. Вот почему PLA-филамент является особенно привлекательным вариантом для пользователей бюджетных 3D-принтеров, поскольку можно обойтись обычной клейкой лентой или клей-карандашом, которые обеспечат отличное прилипание первого слоя к столу.

Следует также иметь в виду, что PLA имеет температуру стеклования 60-65 °C, которая является той точкой, когда пластик начинает становиться вязким или эластичным.

При работе с PLA-филаментом обязательно ознакомьтесь с инструкцией, чтобы определить оптимальные параметры печати. Поскольку PLA выпускается в различных вариантах и может содержать всякие добавки, то и настройки температуры печати могут разниться.

Постобработка распечатков из PLA-филамента

Гайд 2019: всё о PLA-филаменте

Существует множество способов постобработки моделей, напечатанных филаментом из PLA. Но одним из самых популярных способов является шлифование, которое творит чудеса, сглаживая поверхность 3D-распечатка.

Шлифование — это важный шаг, независимо от того, какой способ постобработки вы хотите использовать, особенно когда речь идёт о будущей покраске модели. После шлифования можно использовать грунтовку или шпатлёвку, чтобы заполнить трещинки и щели, а иначе качество покраски будет хуже. Акриловая краска является лучшим вариантом для PLA-филамента. Как правило, эта краска более доступна по цене, а разнообразие цветовых решений позволяет подобрать нужный колер.

Другой вариант постобработки — полировка, которую особенно рекомендуют применять при обработке распечатков из PLA-филамента с частицами металла. Так, используя латексные перчатки и полировочную ткань, вы можете вручную отполировать свою 3D-модель тетрагидрофураном.

Токсичен ли филамент из PLA?

Гайд 2019: всё о PLA-филаменте

По сравнению с токсичными веществами, выделяемыми из АБС-пластика, ПЛА представляет собой гораздо более безопасную альтернативу. Однако это не означает, что этот материал абсолютно безопасен.

В то время как ABS выделяет стирол, который является токсичным и канцерогенным химическим веществом, PLA-филамент выделяет менее опасное вещество — лактид.

В представленной картинке вы можете увидеть, что обычно выделяется из различных типов филамента. Как видно на графике, PLA в основном выделяет лактид, который более безопасен, чем содержащийся в ABS стирол.

Гайд 2019: всё о PLA-филаменте

Однако в любом случае считать ПЛА-пластик полностью безопасным нельзя. А при наличии хорошей вентиляции и большого рабочего пространства токсичность материала становится серьезным поводом задуматься о здоровье окружающих.

Пищевая безопасность PLA-филамента

Гайд 2019: всё о PLA-филаменте

Как известно, PLA изготавливается из кукурузного крахмала, который широко используется в пищевой промышленности. Но проблема в том, что в филаменте так же могут присутствовать различные добавки, которые придают материалу цвет или прочность и которые не являются пищебезопасными.

Однако существует несколько филаментов, которые безопасны для пищевого использования, например, такой пластик выпускает компания KeyTech. Также следует проверять паспорт безопасности материала (MSDS), которым сопровождаются все филаменты из PLA. В нём вы найдёте всю необходимую информацию о химических свойствах и о том, одобрен ли он FDA или является ли он пищебезопасным.

Тем не менее, независимо от того, насколько пищебезопасен ваш PLA-филамент, между слоями всё равно будут скапливаться бактерии. Чтобы избежать этого, вы можете покрыть поверхность своего распечатка пищебезопасной эпоксидной смолой или герметиком, которые запечатают все щели, исключая скапливание микробов.

Ещё один совет: держите напечатанные модели подальше от посудомоечной машины. Да, вам придётся их мыть вручную тёплой водой и мягким моющим средством. От горячей воды ваши распечатки могут расплавиться.

Также следует использовать сопло из нержавеющей стали, которое считается пищебезопасным. Это может быть серьёзным капиталовложением для тех, кто планирует распечатать только пару кухонных принадлежностей, но здоровье же важнее.

Как хранить PLA-филамент

Гайд 2019: всё о PLA-филаменте

Если вы, как и мы, одержимы 3D-печатью, то у вас уже скопилась целая куча катушек с филаментом. Как мы уже говорили, существует бесконечное количество типов ПЛА-филамента, и все они должны храниться должным образом.

Пластиковые филаменты умеют впитывать влагу из воздуха, а сырой материал может вызвать серьёзные проблемы при печати. Из-за таких гигроскопических свойств филамент должен храниться в герметичном контейнере. Это особенно касается таких материалов, как нейлон и PVA, которые способны напитать влагу всего за несколько часов.

Филамент, «напившийся» влаги, может стать очень хрупким, увеличиться или уменьшится в диаметре, начать пузыриться. Чтобы предотвратить это, PLA-филамент должен так же храниться в воздухонепроницаемом контейнере или специальной коробке.

Существует несколько решений для хранения филамента, и вы даже можете попробовать создать собственный способ.

Где продаётся PLA-филамент?

Гайд 2019: всё о PLA-филаменте

Если вы дочитали до этого места, но до сих пор не знаете, где купить ПЛА-филамент… Что ж, позор нам. PLA — один из самых популярных филаментов. Везде, где продаются материалы для 3D-печати, должен продаваться и PLA.

Цикл из 3-х статей о PLA:

  1. Гайд 2019: всё о PLA-филаменте;
  2. PLA vs ABS: Сравнение филаментов;
  3. Разновидности PLA-филамента.

Другие интересные статьи из блогов