PLA (полимер молочной кислоты) – один из востребованных видов пластика в сфере аддитивного производства. Изобретенный в 1930 году химиком Уоллесом Карозерсом, также разработчиком нейлона и неопрена, этот материал можно использовать в виде нити или гранул для настольных 3Д-принтеров или промышленных решений.
Содержание
- Производство и характеристики PLA
- Преимущества и недостатки PLA-пластика
- PLA в 3Д-печати
- Виды и модификации
- Как печатать PLA-пластиком: основные настройки
- Типичные проблемы при печати PLA и способы их устранения
- Применение PLA в 3Д-печати
- PLA или другой пластик: сравнение PLA, PETG, ABS и TPU
- Как хранить PLA-филамент
- Основные производители в России и цена
- Как выбрать PLA-пластик для 3Д-принтера правильно
- Вопрос-Ответ
В отличие от многих других вариантов материалов, доступных на рынке, PLA считают популярным пластиком, поскольку он не производится из ограниченных ресурсов, как в случае с нефтью, а получен из природных и возобновляемых ресурсов. Благодаря своему несколько более экологичному происхождению, этот материал был популярен с момента своего появления в области 3Д-печати. Фактически, его использование распространилось на самые разные отрасли и применения. В этой статье мы узнаем все о данном материале, включая его характеристики, простоту печати, некоторые области применения, а также основных производителей на рынке.
Производство и характеристики PLA
PLA производится из органических и возобновляемых ресурсов, таких как кукурузный крахмал, корни тапиоки или сахарный тростник. Действительно, производство полимера возможно благодаря ферментации одного из этих источников углеводов. В частности, натуральный продукт измельчают, чтобы отделить крахмал от кукурузы, смешивая его с кислотными или молочными мономерами. С помощью этой смеси крахмал расщепляется на декстрозу (D-глюкозу) или кукурузный сахар. Наконец, ферментация глюкозы производит L-молочную кислоту, основной компонент PLA. В результате получается экологически чистый и возобновляемый материал, который в зависимости от температурных и влажностных условий, может стать биоразлагаемым.
Однако вопрос о том, действительно ли его можно считать биоразлагаемым, в последние годы был в центре дебатов. Экологичность материала и его воздействие на окружающую среду ставятся под сомнение. Правда в том, что ответить на вопрос о биоразлагаемости PLA не так просто. Хотя пластик получают из возобновляемых ресурсов, его способность разлагаться живыми организмами зависит от разложения при определенных аэробных условиях. Таким образом, PLA может быстро разлагаться при воздействии промышленных процессов компостирования. В противном случае может потребоваться до 80 лет, чтобы разложиться на открытом воздухе, став просто еще одним пластиковым загрязнителем.
Дополнительным свойством этого материала является то, что он считается неньютоновской псевдопластичной жидкостью. Это означает, что его вязкость (сопротивление течению) будет меняться в зависимости от напряжения, которому он подвергается. Следовательно, материал PLA не имеет определенного и постоянного значения вязкости, оно зависит от условий производства. В частности, PLA представляет собой тонкий подвижный материал, что означает, что вязкость уменьшается с применением напряжения. Чтобы узнать больше об этом, давайте посмотрим далее на его простоту использования и поведение при использовании в качестве материала для 3Д-печати.
Преимущества и недостатки PLA-пластика
PLA (полилактид) ценят за простоту в работе, экологичность и отличную детализацию, поэтому он часто становится стартовым материалом для начинающих. Опытные пользователи тоже регулярно выбирают материал, особенно если приоритетны четкая проработка мелких элементов и качественная печать. При этом у пластика есть и ограничения, которые важно учитывать перед использованием.
| Преимущества | Ограничения |
| Простая печать. «ПЛА» практически не дает усадки, поэтому крупные детали меньше подвержены деформации. Можно печатать без термокамеры и подогреваемого стола | Низкая термостойкость. Начинает размягчаться уже при 50-60 °C – деталь может деформироваться на солнце или рядом с источником тепла |
| Безопасность. В отличие от ABS, натуральный ПЛА-пластик выделяет меньше летучих веществ и имеет нерезкий, нетоксичный запах | Хрупкость. Плохо переносит ударные нагрузки и изгиб – тонкая деталь при падении может расколоться |
| Экологичность и биоразлагаемость. Производится из возобновляемого сырья, разлагается самостоятельно | Гигроскопичность. Материал склонен к поглощению влаги из воздуха, это нужно учитывать при его хранении и подготовке к печати |
| Различные оттенки и эффекты. Можно найти пластик любого цвета с желаемым визуальным эффектом (дерево, углеволокно, шелковый блеск и т.д.) | Чувствительность к УФ‑излучению. Длительное воздействие солнечного света со временем снижает прочность |
Безопасность при печати и использовании изделий
PLA-пластик на основе растительного сырья нетоксичный, поэтому он идеален для печати дома, в офисе, классе или учебной аудитории. Однако важно обеспечить базовую вентиляцию.
Свойства материала зависят от состава. У обычного «ПЛА» предсказуемые свойства, у пластиков с красителями и наполнителями могут быть различия по прочности, термостойкости и абразивности, поскольку добавки способны менять кристаллическую структуру и влиять на межслойную адгезию.
Контакт изделия с пищей нельзя подтверждать только по маркировке «PLA». Безопасность определяется конкретным составом и сертификацией филамента (например, соответствием стандартам FDA или EU 10/2011).
Изделия из «ПЛА» нужно предохранять от нагрева выше 50-60 °C, прямого солнечного света и ударных нагрузок, поскольку материал склонен к деформации и хрупкому разрушению.
PLA в 3Д-печати
PLA - один из наиболее широко используемых материалов в 3Д-печати FDM/FFF, особенно теми, кто только начинает работать в 3Д-индустрии, так как с его помощью очень легко печатать. Обычно его можно найти в форме нити, а также в виде гранул. И хотя источник подачи материала и система плавления будут меняться в зависимости от формата PLA (через экструдер для нитей или бункер для гранул), характеристики материала и конечных деталей не будут варьироваться от одного типа к другому. Тем не менее, в этой статье мы больше сосредоточимся на PLA в форме нити, так как это наиболее распространенная форма, в которой обычно встречается этот пластик.
PLA считается полукристаллическим полимером с температурой плавления от 145 до 180 ° C (не путать с температурой печати), что относительно мало по сравнению с нитью ABS, которая плавится при температуре от 200 до 260 ° C. Это позволяет избежать необходимости использования печатной платформы с подогревом и закрытой печатной камеры. В то же время нить обеспечивает хорошую производительность, сочетая высокую скорость печати с довольно острыми краями при условии надлежащего охлаждения материала. Кроме того, полученные детали, как правило, имеют очень низкую деформируемость. При этом PLA имеет более высокую вязкость, чем другие стандартные термопласты, что может привести к засорению, если не соблюдать осторожность. Кроме того, нити имеют срок годности не менее 1 года при хранении при температуре от 15 до 25 ° C.
С точки зрения постобработки, PLA, как правило, не требует сложных манипуляций. При снятии деталей могут возникнуть проблемы со сцеплением первого печатного слоя. Иногда после полного остывания стола клей для печати продолжает прочно удерживать деталь. В таком случае можно аккуратно распределить небольшое количество воды по периметру первого слоя изделия, насколько хватает доступа и оставить на несколько минут, вода сама проникнет под изделие и растворит клей. Чтобы улучшить состояние поверхности деталей, пользователь может отшлифовать их и при необходимости обработать дихлорМетаном (хлористый метилен). Поддержки, если они используются, могут быть легко удалены кусачками или растворены, если использовались растворимые опорные конструкции.
Виды и модификации
- PLA+ (улучшенная версия). За счет добавок у него выше прочность, лучше межслойная адгезия, поверхность гладкая. Подходит для функциональных прототипов с умеренной нагрузкой.
- Wood PLA. Содержит 20-40 % древесных волокон, поэтому изделие выглядит и тактильно ощущается как дерево. Подходит для декоративных моделей, сувениров, макетов.
- PLA с углеволокном. Углеродное волокно повышает жесткость, термостойкость и абразивность – понадобится закаленное сопло, иначе латунное быстро износится. Также филаменты не подходят для AMS-систем, поскольку абразивные частицы ускоряют износ механизма подачи. Такой вариант берут, если нужна прочная деталь с высокой стойкостью к деформации при умеренном нагреве.
- Декоративные PLA (Silk, Glitter/Sparkly, Glow in the Dark, металлизированные, меняющие цвет и другие варианты). Модификации созданы ради внешнего эффекта: Silk дает блестящую поверхность, глиттер – мерцание, светящиеся составы – свечение в темноте, термохромные – изменение цвета от температуры. Это выбор для выставочных образцов, сувениров и декоративных фигурок.
Как печатать PLA-пластиком: основные настройки
Важно: точные параметры зависят от производителя филамента, особенностей 3Д‑принтера, типа сопла и геометрии объекта. Данные, указанные производителем в инструкции, нужно брать за основу, а далее корректировать по результатам тестовой 3Д печати.
Базовые настройки
| Параметр | Стартовое значение | На что влияет |
| Температура сопла | 190-220 °C (для PLA+ и композитов может быть +5-15 °C) | Вязкость расплава: при занижении плохое спекание слоев, при завышении – образование паутины |
| Температура рабочего стола | 40-60 °C либо без подогрева | Адгезия первого слоя |
| Скорость печати |
Заполнение и внутренние периметры - 200+, потому что такая скорость не влияет на качество поверхности. Внешние периметры 100 и менее, потому что это напрямую влияет на поверхность. нависания 30-50 |
Качество поверхности, точность геометрии и прочность межслойного сцепления |
| Обдув | 100 % со 2‑го слоя, на первом 0-20 % | Застывание слоев, провисание мостов, четкость мелких и нависающих элементов |
| Высота слоя | 0,1-0,3 мм (оптимально 50 % от диаметра сопла) | Детализация, время печати и прочность детали |
| Ретракт | 1,5-2 мм (Direct), 3-5 мм (Bowden) | Образование нитей между участками печати и чистота поверхности |
| Параметры первого слоя | Температура сопла +5-10 °C, скорость 30-50 % | Адгезия к столу |
Как настроить первый слой
От первого слоя зависит качество печати: если он не сцепится надежно со столом или деформируется, деталь будет испорчена. Что сделать:
- обезжирьте платформу изопропиловым спиртом, поскольку тонкий слой жира резко снижает адгезию;
- откалибруйте стол;
- используйте правильные настройки в слайсере – чуть повышенная температура и сниженная скорость;
- при необходимости добавьте адгезив – клей‑карандаш или специальный спрей.
Если углы все равно отходят, попробуйте поднять температуру стола до 60 градусов Цельсия.
Нужен ли PLA подогрев стола
Для PLA подогрев стола желателен, но не всегда обязателен. На текстурированных покрытиях (PEI, стекло с шершавым напылением) ПЛА-пластик держится при комнатной температуре. Однако подогрев в диапазоне 40-60 °C повышает надежность. Также подогрев важен для крупных деталей, поскольку из‑за разницы температур между горячим первым слоем и холодными верхними слоями риск отрыва краев выше.
Обдув
Основные настройки:
- обдув первого слоя 0-20 %;
- со 2‑го слоя включайте вентиляцию на 100 %;
- для тонких и ажурных деталей важен 100 % обдува, иначе мелкие элементы деформируются.
Если появляются трещины между слоями, сократите интенсивность охлаждения до 70-80 %.
Типичные проблемы при печати PLA и способы их устранения
| Проблема | Возможная причина | Что поправить |
| Первый слой не прилипает к столу | Неровный стол, загрязненная поверхность, низкая температура стола или сопла, зазор между соплом и столом | Обезжирить и выровнять стол, поднять температуру стола до 50-60 °C и/или сопла на 5-10 °C, использовать адгезив |
| Нить тянется между элементами («паутина») | Слишком высокая температура сопла, недостаточный откат, низкая скорость, влажный филамент | Снизить температуру сопла на 5-10 °C, увеличить дистанцию отката или скорость ретракта, повысить скорость холостого хода |
| Появляются пропуски или недоэкструзия | Влажный филамент, забитое сопло, неверные настройки потока, проблемы с подачей (проскальзывание шестерни) | Осмотреть механизм подачи, убедиться, что катушка вращается свободно, нить не пережата, просушить катушку (40-45 °C, 4-8 часов), проверить сопло на засор, откалибровать поток |
| Сопло забивается | Перегрев и термическая деградация пластика, остатки старого филамента, абразивные добавки | Прочистить сопло, если чистка не помогла, его нужно заменить. Чтобы исключить проблему, нужно хранить катушку в герметичном пакете с силикагелем и просушить перед использованием |
| Углы или мелкие элементы получаются оплавленными | Недостаточное охлаждение, слишком высокая температура сопла, высокая скорость печати на мелких деталях | Включить 100 % обдува со 2‑го слоя, снизить температуру сопла на 5-10 °C, уменьшить скорость печати для мелких элементов до 30-50 мм/с |
| Поверхность получается неровной | Нестабильная экструзия (влажность, износ сопла), неправильная высота слоя, вибрации принтера | Просушить филамент, проверить и при необходимости заменить сопло, подобрать высоту слоя около 50 % от диаметра сопла, проверить натяжение ремней, люфты осей и жесткость рамы |
Применение PLA в 3Д-печати
Как указано выше, PLA — это относительно доступный пластик, который легко использовать в 3Д-печати. Но это не значит, что у него есть только преимущества. Этот материал чувствителен к солнечному свету и высоким температурам. Именно поэтому его используют в первую очередь новички, особенно для создания декоративных элементов, гаджетов и игрушек.
Однако PLA не ограничивается миром мейкеров. Например, многие отрасли промышленности также используют этот пластик для прототипирования. Кроме того, к 3Д-печати обращаются такие отрасли, как автомобилестроение, которые также могут извлечь выгоду из нити PLA. В этом случае он может пригодиться для создания аксессуаров для автомобилей или даже для некоторых элементов приборной панели.
PLA имеет низкую температуру стеклования, что делает его непригодным для применений, требующих более высокой термостойкости. Такие отрасли, как пищевая промышленность, не должны использовать этот термопласт, например, для создания чашек, содержащих горячие жидкости. Тем не менее, он безопасен для контакта с пищевыми продуктами, поэтому широко используется в упаковке.
PLA или другой пластик: сравнение PLA, PETG, ABS и TPU
От типа пластика зависят качество модели, удобство работы и свойства готового изделия. Сравним четыре популярных материала по основным параметрам.
| Критерий | PLA | PETG | ABS | TPU |
| Простота печати | Простая. Минимальная усадка, хорошая адгезия, не обязателен подогрев стола и закрытая камера | Средняя. Склонен к образованию нитей, нужна точная настройка отката и температур. Желателен подогреваемый стол | Сложная. Сильная усадка, деламинация, обязательна закрытая камера и подогрев стола до 95-110 °C | Средняя. Нужен Direct‑экструдер, низкая скорость (20-40 мм/с), требуется сушка из-за высокой гигроскопичности |
| Ударостойкость | Низкая. Легко раскалывается при ударе | Высокая. Выдерживает удары и вибрацию без разрушения | Высокая. Классический инженерный пластик с хорошей ударной вязкостью | Высокая. Гасит энергию за счет эластичности, не ломается |
| Жесткость | Высокая, но структура хрупкая | Умеренно высокая, хорошо держит форму | Высокая | Зависит от типа ТПУ |
| Гибкость | Минимальная. ПЛА жесткий и ломкий | Низкая. Сохраняет форму, небольшой прогиб без остаточной деформации | Низкая. АБС жесткий, при изгибе может треснуть | Высокая. Материал растягивается и возвращается в исходную форму |
| Термостойкость | Низкая. Размягчается при 50-60 °C | Умеренная. Выдерживает до 80-85 °C | Высокая. Термостойкий материал сохраняет свойства до 90-100 °C | Низкая. При нагреве становится мягче, теряет упругие свойства |
| Усадка | Минимальная | Небольшая | Высокая | Небольшая |
| Требования к принтеру | Подойдет любой FDM принтер, можно без подогрева стола | Нужен подогреваемый стол, желательна закрытая камера | Обязательна закрытая камера и подогреваемый стол | Direct‑экструдер предпочтителен, низкая скорость, стабильная подача |
| Для каких изделий подходит | Макеты, миниатюры, сувениры, прототипы без нагрузки, учебные модели | Корпуса, кронштейны, функциональные детали, контейнеры, элементы с умеренной нагрузкой | Нагруженные детали, корпуса техники, шестерни и другие запчасти для оборудования и автомобилей | Амортизаторы, уплотнители, чехлы, гибкие петли, противоскользящие накладки |
Подбирайте материал с учетом задачи. Для макетов и декоративных моделей подойдет PLA, для функциональных деталей выбирайте PETG или ABS, если нужны гибкие элементы печатайте TPU. Для изделий, эксплуатируемых при повышенных температурах, лучше взять ABS или PETG.
Как хранить PLA-филамент
ПЛА‑пластик нужно хранить в герметичном пакете с силикагелем, вдали от влаги, пыли, прямых солнечных лучей и источников тепла. После печати катушку следует сразу убирать в упаковку. Если пластик отсырел, перед использованием его просушивают 4-6 часов при 40-45 °C.
Основные производители в России и цена
Поскольку это один из наиболее широко используемых термопластов в печати FDM/FFF, почти все производители материалов предлагают нити PLA в своем ассортименте. К ним относятся REC, BestFilament, CyberFiber, U3Print, ESun, Kremen.
Цены на нить PLA зависят от желаемых цветов и характеристик. Гибридные нити, такие как нить c древесными волокнами или филаменты, армированные волокном (carbon), значительно увеличивают цену. Цена стандартной нити обычно составляет от 20 до 70 евро за килограмм.
Как выбрать PLA-пластик для 3Д-принтера правильно
- Проверьте диаметр филамента, который поддерживает ваш принтер (1,75 мм или 2,85 мм).
- Определите назначение детали. Для макета подойдет базовый пластик, для нагруженного прототипа PLA+, для декора модификации с эффектами.
- Учитывайте цвет и эффект (матовый, Silk, Glow и т. п.) и наличие наполнителя (древесина, углеволокно и др.). От них зависит итоговый вид и тонкости печати.
- Сверьтесь с рекомендованными параметрами печати от производителя филамента.
- Учтите требования наполнителя к оборудованию. Для композитов с абразивными частицами понадобится закаленное сопло, а для гибких составов особые настройки подачи.
Выбор ПЛА‑пластика кажется простым, но из‑за разнообразия модификаций легко ошибиться. Неподходящий вариант может усложнить печать или не оправдать ожидания по прочности и внешнему виду.
Если сомневаетесь, какой вариант подойдет под ваш проект и принтер, специалисты нашей компании помогут выбрать материал с учетом задачи и особенностей оборудования.
Вопрос-Ответ
От чего зависит прочность напечатанной PLA-детали?
На прочность PLA-детали влияет не только сам пластик, но и ориентация модели при 3Д-печати, количество периметров, заполнение и направление слоя. Обычно изделие хуже переносит нагрузку поперек границ между слоями, поэтому расположение модели на столе стоит выбирать с учетом направления будущей механической нагрузки.
Как заполнение модели влияет на расход PLA и прочность изделия?
Чем выше процент заполнения, тем больше филамента и времени требуется, чтобы напечатать модель. Однако увеличение заполнения до 100 % не всегда пропорционально повышает прочность: для многих изделий эффективнее увеличить число стенок и подобрать подходящую толщину оболочки. Оптимальные параметры зависят от назначения детали и предполагаемых нагрузок.
Можно ли сверлить, шлифовать и окрашивать детали из PLA?
Да, напечатанные изделия из PLA допускают механическую обработку: их можно шлифовать, сверлить, грунтовать и окрашивать. При сверлении важно не перегревать материал, поскольку из-за трения локальная температура может повыситься и он начнет размягчаться или деформироваться. Для получения гладкой поверхности обработку лучше проводить постепенно, без сильного давления на деталь.
Можно ли соединять PLA-детали винтами и резьбой?
Можно, но нужно учитывать хрупкость материала. В небольших деталях резьба, напечатанная непосредственно в пластике, быстрее изнашивается при многократной сборке и разборке. Для функциональных прототипов надежнее предусмотреть металлические резьбовые вставки или другой способ крепления, особенно если соединение будет подвергаться постоянным нагрузкам.
Как ориентация модели на столе влияет на качество 3Д-печати PLA?
Ориентация определяет внешний вид, количество поддержек, качество поверхности и механические свойства готового изделия. Перед запуском 3Д-принтера стоит учитывать одновременно геометрию объекта, направление нагрузки и количество поддержек.
Как заранее рассчитать, сколько PLA понадобится для печати модели?
Количество филамента можно определить в слайсере до запуска печати. После загрузки файла STEP, STL или OBJ программа рассчитывает примерную длину и массу пластика с учетом размеров модели, высоты слоя, числа стенок, поддержек и процента заполнения. Это позволяет заранее оценить расход материала и проверить, хватит ли остатка на катушке для всей модели.
