Как использовать PLA пластик в проектах 3D печати

Добавлено 5 июня 2019 в 22:53

Рассмотрим преимущества и недостатки использования популярных PLA материалов в проектах 3D печати.

Как использовать PLA пластик в проектах 3D печати
Как использовать PLA пластик в проектах 3D печати

Полилактид (PLA) является одним из наиболее широко используемых материалов для нитей 3D принтеров. Это связано с тем, что PLA сочетает в себе доступность, простоту печати и механические свойства, делающие его простым стандартным выбором.

Этот материал также полезен в широком диапазоне применений – хотя он не обязательно является лучшим выбором для любого конкретного применения.

Нить (филамент) из PLA пластика – одна из наименее требовательных к печати нитей. Печать ею выполняется при относительно низких температурах и не требует подогреваемого слоя или каких-либо особых условий хранения.

В чистом виде PLA доступен во множестве цветов и от разных поставщиков. Он часто используется в качестве основного материала во многих более специализированных материалах для 3D принтеров, таких как металлические, деревянные, светящиеся в темноте материалы и филаменты с добавками для повышения механической прочности, допустимости более высоких температур и лучшей обрабатываемости.

Несколько мотков нитей (филаментов) из PLA пластика разных цветов
Несколько мотков нитей (филаментов) из PLA пластика разных цветов
Диаграмма, показывающая достоинства PLA пластика
Диаграмма, показывающая достоинства PLA пластика

Стоимость

PLA считается доступным по стоимости материалом для 3D печати. Его цена варьируется от 15 до 30 долларов за килограмм, что делает его немного дешевле, чем второе по распространенности сырье для 3D печати, акрилонитрил-бутадиен-стирол (ABS), и вдвое дешевле нейлона. Поставщики с более высокой ценой обычно имеют лучшие погрешности по размерам и выбор менее распространенных цветов.

Измерение диаметра филамента из PLA пластика
Измерение диаметра филамента из PLA пластика
Сравнение цен и погрешностей размеров PLA материалов от различных брендов
 Бренд
 Amazon BasicsHatchboxPrusament
Цена$18,99$19,99$24,99
Допустимая погрешность диаметра±0,05 мм±0,03 мм±0,02 мм

Допустимая погрешность диаметра ±0,05 мм может показаться хорошей, но преимущества более дорогих, но более точных филаментов становятся более очевидными, когда таблица сравнения расширяется, чтобы включить в нее изменения площади поперечного сечения у филаментов с разными ценами.

3D принтеры полагаются на постоянство площади поперечного сечения нити, чтобы точно определить, сколько пластика выдавливается.

При номинальной площади поперечного сечения 2,40 мм2 для филамента диаметром ровно 1,75 мм, у дешевого филамента изменения площади поперечного сечения могут доходить до 11%.

Это означает, что в любой момент во время печати, если вы используете самую дешевую нить, ваш принтер может выдавливать на 11% слишком много или слишком мало пластика. Это изменение может оказать заметное влияние на качество печати.

Сравнение цен и погрешностей размеров PLA материалов от различных брендов
 Бренд
 Amazon BasicsHatchboxPrusament
Цена$18,99$19,99$24,99
Допустимая погрешность диаметра±0,05 мм±0,03 мм±0,02 мм
Процентное изменение диаметра2,86%1,71%1,14%
Минимальная площадь сечения2,26 мм22,32 мм22,35 мм2
Максимальная площадь сечения2,54 мм22,49 мм22,46 мм2
Процентное изменение площади сечения11,7%7,1%4,6%

Прочность

Когда речь идет о механической прочности и долговечности деталей, напечатанных из PLA, существует несколько точек зрения в зависимости от типов создаваемых деталей.

С одной стороны, PLA очень плотный, что означает, что он может выдерживать большие нагрузки без деформации. С другой стороны, он хрупкий, поэтому не справляется с ударами.

Детали из PLA при воздействии удара имеют тенденцию к более легкому разрушению по сравнению с другими типами пластика.

Пример поврежденной детали из PLA пластика
Пример поврежденной детали из PLA пластика

Постобработка

Один из самых больших недостатков использования филамента из PLA заключается в том, что это сложный материал для последующей обработки.

Для химической полировки деталей из PLA способов нет, в отличие от его конкурента ABS. Поэтому, если вы хотите удалить на деталях линии печати или сгладить их поверхности, вам придется прибегнуть к шлифованию.

Основной проблемой в этом случае является то, что PLA размягчается при довольно низкой температуре, около 60°C. По мере размягчения детали будут приклеиваться к наждачной бумаге или приобретать уродливый белый цвет.

Пример того, как PLA материалы могут размягчиться при относительно низких температурах
Пример того, как PLA материалы могут размягчиться при относительно низких температурах

Из-за необходимости сохранять детали холодными и твердыми усложняется использование электроинструмента для шлифования. Вместо этого многие для окончательной обработки детали используют мокрое ручное шлифование.

Примечание. Мокрое шлифование включает в себя шлифование детали под струей воды или в какой-либо емкости с водой.

Мокрое шлифование объекта из PLA пластика
Мокрое шлифование объекта из PLA пластика

Мокрое шлифование обеспечивает охлаждение детали, одновременно вымывая мусор, образовавшийся в результате шлифования.

Однако, уменьшенное трение мокрого шлифования по сравнению с сухим шлифованием означает, что для получения полностью отполированной детали может понадобиться больше времени.

Простота использования

Хотя печать с использованием нити PLA сложна, а последующая обработка отнимает много времени, этот материал прост в использовании. Даже самые простейшие 3D принтеры могут создавать детали с помощью PLA. PLA имеет низкую температуру печати, около 205°C, поэтому вам не понадобится полностью металлический хотэнд.

PLA также не требует подогреваемой подложки, так как он совсем немного деформируется при охлаждении. Кроме того, PLA почти не пахнет.

Единственная отрицательная характеристика PLA филамента в том, что касается удобства использования, заключается в том, что PLA поглощает влагу из воздуха, что ухудшает его качество. Поэтому при хранении PLA филамента настоятельно рекомендуется запечатывать катушки нити в вакуумную упаковку вместе пакетиками силикогеля.

Настройки принтера

Как упоминалось ранее, PLA по сравнению с другими типами филамента печатается при относительно низкой температуре. Конечно, когда речь заходит о 3D печати, скорее всего, потребуются некоторые эксперименты, чтобы определить оптимальный уровень температуры, который лучше всего подходит для вашего принтера.

В этом смысле 3D принтеры немного похожи на печи, каждая из которых работает по-своему. Например, печать при высокой температуре может привести к появлению пятен, провисаний и потере мелких деталей на объекте печати.

Идеальные температура экструдера, температура стола и адгезия стола для PLA материалов
Идеальные температура сопла, температура стола и адгезия стола для PLA материалов

Установка слишком высокой температуры может привести к более высокому нагреву экструдера, увеличивая вероятность засорения.

Во время печати при низкой температуре возможно расслоение слоев объекта печати. Они могут плохо слипаться, и общее качество поверхности объекта может ухудшиться в процессе печати.

Пример разницы качества объектов печати из PLA пластика при трех разных установках температуры
Пример разницы качества объектов печати из PLA пластика при трех разных установках температуры

PLA можно без проблем использовать для печати небольших объектов на неподогреваемом столе. Если вы хотите изготавливать более крупные детали, особенно длинные и тонкие, нагретый стол может помочь уменьшить деформацию. При использовании ненагретого стола улучшить адгезию (сцепление) может помочь печать полей (brim) или плота (raft).

Статуэтка совы, изготовленная из PLA на поверхности BuildTalk для улучшения сцепления со столом
Статуэтка совы, изготовленная из PLA на поверхности BuildTalk для улучшения сцепления со столом

Наконец, говоря об адгезии, PLA хорошо прилипает к малярному скотчу. Если скотч заменяется по мере износа его поверхностного слоя, он хорошо служит для адгезии (сцепления) первого слоя с нагретым или ненагретым столом. Также существует множество специализированных продуктов для покрытия стола, которые также хорошо работают с PLA и не требуют постоянной замены.

Основные проекты, которые используют PLA

PLA считается одним из лучших материалов для филамента для использования новичками 3D печати, поскольку это самый простой для печати тип пластика. Также он предъявляет минимальные требования, поэтому его можно использовать с недорогими 3D принтерами.

При использовании PLA получаются хорошо выглядящие предметы потому, что он печатается с приятной глянцевой поверхностью даже без последующей обработки. Как правило, с помощью PLA проще получить высококачественные образцы печати.

Пример хорошо выглядящего образца печати из PLA пластика
Пример хорошо выглядящего образца печати из PLA пластика

Благодаря простоте использования, PLA является естественным выбором для разработки прототипов. Это позволяет разработчикам удобно перебирать различные версии своего продукта.

Прототипы деталей, изготовленные из PLA пластика
Прототипы деталей, изготовленные из PLA пластика

PLA особенно полезен в работающих прототипах, если детали не подвергаются большому давлению или ударам. Например, корпуса для электроники, несущие конструкции с низким напряжением или низкоскоростные передачи – всё это хорошо работает, если напечатано с помощью PLA пластика.

Рабочий прототип детали, напечатанный из PLA пластика
Рабочий прототип детали, напечатанный из PLA пластика

Теги

3D печатьPLAМатериалы 3D печатиПластикПолилактидТемператураФиламент

На сайте работает сервис комментирования DISQUS, который позволяет вам оставлять комментарии на множестве сайтов, имея лишь один аккаунт на Disqus.com.

В случае комментирования в качестве гостя (без регистрации на disqus.com) для публикации комментария требуется время на премодерацию.