فیلامنت PLA

PLA یک نوع ترموپلاستیک است که از نشاسته گیاهی تخمیر شده مانند: ذرت، کاسوا، نیشکر یا تفاله چغندر قند ساخته می شود. شکر موجود در این مواد تجدید پذیر، تخمیر شده و به اسید لاکتیک و سپس به پلی لاکتیک اسید ( polylactic acid ) یا PLA تبدیل می شود.

PLA یکی از رایج ترین فیلامنت های پرینت سه بعدی است که مزایای بسیاری دارد اما باید بدانید که این ماده معایبی نیز دارد. در ادامه برخی از این معایب و مزایا را فهرست کرده ایم.

مزایا:

سهولت در پرینت: پرینت سه بعدی PLA بسیار آسان است؛ تقریبا تمام پرینتر های سه بعدی قابلیت پرینت این فیلامنت را دارند. این فیلامنت برای پرینت به بستر چاپ گرم شونده نیاز ندارد. PLA نسبتا دمای کمتری در مقایسه با سایر فیلامنت ها نیاز دارد و همچنین تا حدودی سریع پرینت می شود ( حدود 60 میلیمتر بر ثانیه ) و به محفظه نیز نیاز ندارد.

ارزان است: PLA در مقایسه با سایر فیلامنت های خاص مانند نایلون و پلی کربنات بسیار ارزان است.

تنوع گسترده : PLA انواع مختلفی دارد و در انواع رنگ ها در بازار موجود است علاوه بر این ترکیبات ویژه از فیلامنت PLA، مانند فیلامنت PLA فیبر کربنی، فیلامنت PLA براق و حتی فیلامنت معطر وجود دارد.

زیست تخریب پذیر و سازگار با محیط زیست: از آن جایی که PLA از نشاسته گیاهی تولید می شود بر خلاف سایر فیلامنت ها (مانند ABS ) که از نفت خام ساخته می شوند با محیط زیست سازگار است.

غیر سمی: PLA زمانی غیر سمی است که بتوان آن را به دور از آلودگی نگه داشت و کاربرد های آن را در صنایع غذایی و دارویی گسترش داد.

بدون دود: خروج دود هنگام ذوب شدن ترموپلاستیک ها اجتناب ناپذیر است، بخصوص از مواد سمی مانند ABS که در صورت تنفس می توانند سرطان زا باشد. در حالی که بخار برخواسته از PLA بدون بو و کم خطر است.

معایب:

شکننده و ضعیف: بارزترین نقطه ضعف PLA پایین بودن مقاومت خمشی آن است. قطعات پرینت سه بعدی  PLA بسیار ضعیف تر از قطعات تزریق پلاستیک و حتی قطعات پرینت سه بعدی سایر مواد مثل PETG و ABS هستند. قطعات PLA معمولا خم نمی شوند و بعد از اعمال نیروی کافی می شکنند و این به معنای شکنندگی این ماده است.

مقاومت گرمایی و شیمایی پایین: PLA علاوه بر این که استحکام پایینی دارد مقاومت گرمایی و دمای انتقال شیشه نیز پایین است. بنابرین قطعات PLA سریع تغییر شکل می دهند و برای استفاده در فضای باز مناسب نیستند. علاوه بر این برخی مواد شیمایی باعث آزاد شدن مواد خام PLA که اسید لاکتیک نام دارد می شود و این بسیار مضر است.

تجزیه آهسته: اگرچه PLA زیست تخریب پذیر است اما مدت زیادی طول می کشد تا تجزیه شود (همان طور که از پلاستیک انتظار می رود) در شرایط ایده آل PLA سه ماه طول می کشد تا تجزیه شود که در مقایسه با سایر مواد تجزیه پذیر زیاد است.

موارد استفاده از PLA

بسته بندی غذایی: PLA کاملا طبیعی، و از نظر تئوری ایمن برای مواد غذایی است که آن را به پلاستیکی ایده آل برای بسته بندی مواد غذایی تبدیل کرده است زیرا مواد غذایی را آلوده نمی کند.

دارو سازی: و بازهم غیر سمی بودن ترکیبات PLA، آن را تبدیل به انتخاب مفید و مناسب برای صنعت داروسازی کرده است. برای مثال اجزای PLA در دستگاه تثبیت استخوان مانند پیچ ها و صفحات به کار برده می شود.

نمونه سازی: نمونه سازی با PLA معمولا توسط پرینتر سه بعدی انجام می گیرد و این برای افراد و کسب و کار ها، روشی عالی برای ساختن ایده خود است. زیرا که بسیار ارزان و پرینت آن آسان است و می تواند با هر پرینتر سه بعدی FDM چاپ شود.

کاربرد های ساختاری: با وجود شکنندگی و دوام کم، PLA معمولا در ساختمان ها از الیاف فرش گرفته تا فوم های عایق استفاده می شود. همچنین می تواند برای ابزاری که تحت فشار فیزیکی قرار نمی گیرند استفاده شود.

پرینتر سه بعدی : پرینتر سه بعدی FDM رایج ترین راه برای تولید قطعات PLA است. این مواد به آسانی پرینت می شوند و به دمای بالایی یا اکسترودر direct drive نیاز ندارند.

قالب سازی تزریقی: قالب سازی رایج ترین روش ساخت قطعات پلاستیکی است و بیشتر قطعات پلاستیکی روزمره اینگونه ساخته می شوند. قالب سازی تزریقی معمولاً با پلاستیک ABS برای ساخت قطعاتی مانند، لگو یا قطعات داخلی خودرو (مانند داشبورد) استفاده می‌شود، این روش می‌تواند با PLA نیز کار کند. با این حال، PLA به دلیل نرخ تبلور پایین آن معمولاً برای قالب سازی تزریقی استفاده نمی شود.

خواص PLA

اگرچه تا کنون به بعضی از خواص PLA مثل شکنندگی آن اشاره کردیم اما PLA خواص با ارزش دیگری نیز دارد که در ادامه به آن ها اشاره می کنیم.

استحکام: PLA پلاستیکی نیست که به استحکامش شناخته شود (که می تواند نایلون و PC )، اما استحکام قطعات PLA بیشتر به نحوه ساخت آن بستگی دارد تا خود ماده. برای مثال، استفاده از ساختار درونی (infill) با چگالی بالا و لایه های مرتفع موجب تولید قطعه پرینت سه بعدی مستحکم می شود.

انعطاف: PLA یک پلاستیک سخت است. این به معنای داشتن استحکام خمشی پایین در مقایسه با سایر پلاستیک ها، بخصوص منعطف ترین آن ها TPU است. علاوه بر این، همان طور که قبلا اشاره کردیم PLA هنگام اعمال نیرو، خم نمی شود. معمولا می شکند یا ترک می خورد.

مقاومت دمایی: PLA برای پرینت نیاز به بستر چاپ گرم شونده ندارد بنابراین می توان از آن در پرینت های ارزان قیمت استفاده کرد. این به دلیل دمای انتقال شیشه پایین PLA است. دمای پایین انتقال شیشه به معنای دفرمه شدن سریع قطعات PLA در مقابل گرما است. به همین دلیل نباید از این قطعات در فضای باز یا در تماس مستقیم نور خورشید استفاده کرد.

مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش (UV resistance): PLA برخلاف ABS که مقاومت فوق العاده ای در برابر اشعه UV دارد، درصورت قرار گرفتن در مقابل اشعه UV دفرمه می شود.

مقاومت شیمایی: PLA در در حلال هایی مثل استون یا ایزوپروپیل الکل (isopropyl alcohol) حل نمی شود. در کل PLA مقاومت شیمایی بالایی دارد و از نظر شیمایی ماده ای پایدار است. با این حال، همچنان می‌توانید از حلال‌های قوی‌تر مانند دی کلرومتان و مخلوط‌هایی مانند XTC3D برای حل کردن یا صاف کردن لایه‌های قطعات PLA استفاده کنید.