در مقاله “همه چیز درباره فیلامنت PLA و کاربردهای آن” به چه موضوعاتی پرداخته شده است :

  • فیلامنت PLA چیست
  • برتری فیلامنت PLA در تکنولوژی چاپگرهای سه بعدی FDM
  • کاربردهای PLA
  • فیلامنت PLA در پزشکی
  • کامپوزیت های PLA
  • روش های جلوگیری مشکلات احتمالی فیلامنت PLA در حین چاپ
  • کاربرد های PLA
  • برخی فیلامنت های افزودنی رایج PLA
  • انواع PLA
  • مقایسه فیلامنت PLA با فیلامنت های دیگر

 

[lgc_column grid=”50″ tablet_grid=”50″ mobile_grid=”100″ last=”false”]

فیلامنت PLA چیست؟

امروزه از فیلامنت های Polylactic Acid یا به اختصار فیلامنت PLA به عنوان مواد مصرفی کاربردی در حوزه های مختلف پزشکی و صنعت، با قابلیت سازگاری با انسان و محیط زیست، یاد می شود. ساختار پلی استری PLA شامل بلوک های اسید لاکتیک است که بخش کربوهیدراتی آن از زیست توده هایی چون ذرت، نیشکر، چغندر و یا چوب بامبو می باشد. فرآیند ساخت آن مطابق اطلاعات به دست آمده از شرکت های مطرح جهانی چون NatureWorks و WeforYou که از تولید کنندگان هستند به شرح زیر است:
پس از برداشت گیاهان ذکر شده که کشت هرکدام در مزارع مخصوص و با شرایط تحت کنترل انجام می پذیرد، به دو روش از دکستروز به عنوان مواد خام برای تولید PLA بهره برداری می شود؛ عامل تعیین کننده روال تولید براساس حوزه ی کاربرد، چگالی استانداردی که برای اسید لاکتیک آماده به تخمیر تعریف شده است، می باشد .

  • پلیمریزاسیون اسید لاکتید به صورت مستقیم:
  • استفاده از لاکتید به عنوان ملکول حد واسط:
  • بهبود مداوم تخمیر اسید لاکتیک در PLA یک چالش بزرگ برای تولید کنندگان است .

[/lgc_column]

[lgc_column grid=”50″ tablet_grid=”50″ mobile_grid=”100″ last=”true”]

فیلامنت PLA

فیلامنت PLA چیست ؟ کاربردهای آن چیست؟
توضیحات کامل در مورد پی ال ای

[/lgc_column]

[lgc_column grid=”50″ tablet_grid=”50″ mobile_grid=”100″ last=”false”]

 

برتری فیلامنت PLA در تکنولوژی چاپگرهای سه بعدی FDM :

  • برروی سطح شیشه ای قابلیت چاپ قطعه فراهم است و به دلیل مقاومت گرمایی بالا، نیاز به چسب بستر ندارد و پس از چاپ نیز قطعه با کمک سیستم خنک کننده دچار انحراف در راستا نمی شود؛ همچنین نسبت به حرارت نیز مقاوم است .
  • قابلیت جداکنندگی بو را دارد و نسبت به اکسیژن، گاز و دیوکسان نفوذ پذیری خوبی از خود نشان می دهد .
  • به دلیل ساختار طبیعی که دارد، هنگام پرینت گازهای سمی تولید نمی شود .
  • ساختار نیمه کریستالی فیلامنت PLA به فرآیند چاپ، سرعت می بخشد .
  • تولید آن نسبت به سایر ترموپلاستیک ها به انرژِی کمتری نیاز دارد .

 

کاربردهای PLA در حوزه های مختلف:

  • حوزه ی صنعتی :
  1. صنایع نساجی: تولید پارچه های نانو الیافی بر پایه ی PLA برا روکش های مبلمان و صندلی های خودرو
  2. صنایع غذایی: بسته بندی مواد خوراکی در فیلم های شفاف با توجه به تاریخ انقضا ماده ی مصرفی
  3. تولید لوازم آشپزخانه با درنظر گرفتن شرایط دمایی و متریال رنگی به رقم کاربری آن

 

  • حوزه ی پزشکی-درمانی :
  1. نخستین بار کاروتریس با حرارت دادن لاکتیک اسید در شرایط خلا زمینه برای ساخت پلیمر PLA را به وجود آورد پس از آن نخستین کسانی که برای ساخت تجهیزات پزشکی چون نخ بخیه، انواع ایمپلنت ها به PLA روی آوردند، دپونت و اتیکن بودند.
  2. امروزه در ساخت استنت های قلبی، ایمپلنت های تجزیه پذیر با کاربری در شکستگی های استخوانی به صورت تزریقی و آزادسازی داروهای تحت کنترل استفاده می شود.
  3. در شاخه ی مهندسی بافت از بیوپلیمرهایی چون PLA به منظور تهیه ی اسکافولد استفاده می شود.

 

کامپوزیت های PLA در حوزه چاپگرهای 3D و انواع آن در حوزه های پزشکی- درمانی :

  1. Metalic PLA : ترکیب PLA با فلزاتی چون مس، برنج، فولاد و آهن منجر به چاپ قطعاتی با استحکام بالا و سطحی درخشان و شفاف تر می شود؛ در حوزه ی مجسمه سازی قابل استفاده است.
  2. Wooden PLA : از ترکیب PLA با چوب ها درختانی چون نارگیل، گردو، سرو، کاج و چوب پنبه و بامبو حاصل شده و در صنایعی مانند، ساخت مبلمان، وسایل چوبی تزئینی و غیره به جهت زیباسازی طبیعی استفاده می شود.
  3. Ceramic PLA : از ترکیب PLA با مواد سرامیکی حاصل می شود و در مواردی چون در حوزه ی دندانسازی به جهت استحکام مناسب و سازگار با بدن به نحوی که ایجاد توکسین نکند، استفاده می شود.

در این ترکیبات ماده پیش زمینه و اصلی فیلامنت PLA می باشد که با افزودن برخی متریال ها به آن، منجر به افزایش گستره ی کارایی می شود؛ با این حال فرآیند چاپ دشوارتر و خواص متریال PLA کاهش می یابد.
 

 

مقایسه فیلامنت ها 

 

جدول مقایسه فیلامنت ها

 

به منظور تفسیر بهتر جدول بالا به توضیحی مختصر درباره ی هر یک از فیلامنت های نام برده شده می پردازیم:

 

Acrylonitrile butadiene styrene از لحاظ قیمت نسبت به دیگر مواد مصرفی مقرون به صرفه تر است. مزایا و معایب ABS به دلیل برخی شباهت های ساختاری، نسبت به PLA سنجیده می شود؛ من جمله:

  • استحکام بیشتر ABS نسبت به PLA
  • ضروری بودن وجود بسترگرم در ABS به منظور جلوگیری از پیچ خوردگی قطعه در حین و پس از چاپ که نتیجه ی آن هدر رفت انرژی است
  • نیازمند تعبیه ی تهویه ای مناسب در محل قرارگیری پرینتر به دلیل انتشار گازهای سمی در حین چاپ توسط ABS است.
  • از استون به عنوان حلالی مناسب جهت پرداخت و پولیش قطعه ساخته شده از ABS استفاده می شود در حالیکه حلال PLA کلروفروم است که ماهیتی سمی دارد.
  • قطعه ی در حال چاپ توسط ABS نیازی به سیستم خنک کننده ندارد.

 

از جمله مشتقات ارتقا یافته ی فیلامنت PET میتوان به Polyethylene Terephthalate Gelycol اشاره کرد؛ همچنین به دلیل گستره ی کاربری که دارد، می توان مزایا و معایب آن را در قیاس با فیلامنت های PLA  و ABS سنجید:

  • همانندABS قابلیت بازیافت دارد اما برخلاف PLA منجر به تخریب محیط زیست می شود.
  • همانند ABS و برخلاف PLA در برابر ضربه مقاوم هستند.
  • نسبت به ABS انعطاف پذیرتر و نسبت بهPLA سخت تر است.
  • برخلاف ABS و همانندPLA  با ترکیباتی خاص، می تواند در صنایع غذایی مورد استفاده قرار گیرد.
  • برخلاف ABS و همانندPLA  هنگام چاپ از خود گازهای سمی آزاد نمی کنند.
  • PETGنسبت به محیط اطراف به تعادل گرمایی خوبی می رسد.
  • عملکردی ضعیف در ایجاد ساپورت برای سازه از خود نشان می دهند.

 

  • فیلامنت TPU :

از جمله ترکیبات TPE به شمار می رود که در دسته فیلامنت های Flexible  قرار می گیرند اما  TPUنسبت به دیگر زیر مجموعه ها از انعطاف پذیری کمتری برخوردار است، در برابر سایش، مواد شیمیایی و اشعه پر حرارتUVتا دمای حدود150 درجه سانتی گراد به نسبت مقاوم تر و همچنین برای اکسترود مناسب تر است.

  • فیلامنت PC :

فیلامنت های پلی کربنات مقاومت حرارتی زیادی را نشانگر هستند و به دلیل جذب هر گونه رطوبت چنانچه از هوای محیط  اطراف خود، باید تحت شرایط کنترل شده، فرآیند چاپ صورت گیرد. به دلیل شفافیت در حالت طبیعی و قابلیت استریلیزه شدن مورد توجه می باشد

  • فیلامنت HIPS :

از High Impact Polystyrene به عنوان فیلامنت ثانویه برای ایجاد ساپورت به جهت تسهیل چاپ قطعات پیچیده در پرینترهایی با دو نازل استفاده می شود. از نظر هزینه و انرژی با توجه به نیازمندی آن به بستر گرم و گران قیمت بودن ان نسبت به دیگر فیلامنت ها مقرون به صرفه نیست.

  • فیلامنت PA :

فیلامنت های نایلون مقاومت شیمیایی و استحکام بالاتری نسبت بهABS  و  PLAدارند اما در تماس با آب دچار درصد خطا می شود که نتیجه ی آن ازهم گسستگی قطعه چاپ شده است؛ بدین دلیل برای جلوگیری از تلورانس احتمالی و ایجاد چسبندگی مناسب بین  لایه ها از بسترگرم با دمای بسیار بالا استفاده می شود.

  • فیلامنت ASA :

 Acrylic Styrene متریالی مشابه فیلامنت ABS دارد به طور مثال به دلیل حضور Styrene در ساختارشان هردوی آنها هنگام چاپ گازهای سمی با بوی نامطبوع ایجاد می کنند که هر چاپ با ASA نیاز به محیطی امن و فضای باز امری ضروری به شمار می آید؛ اما شایان به ذکر است که خواص مکانیکی آن نسبت به ABS  برتر است، مواردی چون:

  • در برابر سایش، ضربه و اشعه ی UV به نسبت مقاوم تر است.
  • در فضای باز نیز کارایی خوبی از خود نشان می دهد.

کاربرد فیلامنت ها در صنایع مختلف

جدول کاربرد فیلامنت ها