اهدر مقاله “راهنمای کامل چاپ با فیلامنت PLA” به چه موضوعاتی پرداخته شده است :

• چرا از فیلامنت PLA استفاده کنیم؟
• چرا از فیلامنت PLA استفاده نکنیم؟
• جمع بندی
• راه کارهای عملی چاپ با فیلامنت PLA
• پولیش فیلامنت PLA
• مقایسه وزن فیلامنت PLA
• کاربردهای مهم فیلامنت PLA
• درباره فیلامنت PLA ایکستروژن

راهنمای کامل چاپ سه بعدی با فیلامنت PLA

در مقاله “راهنمای کامل چاپ با فیلامنت PLA” می خواهیم یک راست بریم سراغ نکات کلیدی و راه حل های اساسی برای رسیدن به یک پرینت سه بعدی مناسب با فیلامنت PLA. بنابراین وارد جزئیات و مقدمه های علمی و تخصصی نمی شویم. فقط همینقدر بدونیم که فیلامنت PLA در حقیقت مخفف Polylactic acid می باشد .
یکی از دلایل کاربرد گسترده این ماده سازگاری بالا با محیط زیست و چاپ سه بعدی آسان آن می باشد. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد خصوصیات این فیلامنت ها می توانید به مقاله “هر آنچه نیاز است در مورد فیلامنت PLA بدانید” مراجعه کنید.

چرا از فیلامنت PLA استفاده کنیم؟

فیلامنت های پلی لاکتیک اسید که معمولاً به عنوان فیلامنت PLA شناخته می شوند، به عنوان یکی از دوستداران محیط زیست در بین فیلامنت های موجود در بازار امروز محسوب می شوند زیرا از محصولاتی مانند ذرت و نیشکر بدست می آید. و در نتیجه تجدیدپذیر و مهم­تر از همه زیست تخریب پذیر است.

گرانول های PLA به طور کلی در دونوع به بازار عرضه می شوند:

گرانول PLA معمولی که تنها از پلی­لاکتیک اسید تشکیل شده اند، شفاف هستند و اکثرا جهت کارهای تحقیقاتی مورد استفاده قرار می گیرند. این گرانول ها در اثر تبدیل شدن به فیلامنت، شکنندگی بالایی دارند و در برابر عوامل جوی و رطوبت، مقاومت کافی نداشته و در نتیجه برای تهیه فیلامنت پرینت های سه بعدی چندان مطلوب نمی باشند.

گرانول دیگری که از PLA تحت عنوان PLA⁺ تهیه می شود، افزودنی هایی به همراه دارد که معایب فیلامنت PLA معمولی را پوشانده و یا آن ها را به حداقل می رساند و ویژگی های مطلوب آن باعث شده است که برای تهیه فیلامنت پرینت های سه بعدی مورد توجه قرار گیرند و یکی از محبوب ترین متریال های مورد استفاده در این تکنولوژی محسوب شوند. این فیلامنت ها را می‌توان در دمای پایین چاپ کرد، به انرژی بالایی احتیاج ندارد، چاپ آن­ها آسان است و قطعاتی را ایجاد می کند که می توانند برای کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار گیرند.

چرا از فیلامنت PLA استفاده نکنیم؟

فیلامنت PLA مقاومت حرارتی کمی دارد و بنابراین نمی توان از آن برای کاربردهای دمای بالا استفاده کرد. در دماهای بالا، PLA  می تواند به سرعت تغییر شکل دهد، به خصوص اگر تحت استرس باشد. PLA معمولاً ضعیف تر است و مقاومت کششی کمتری نسبت به همتایان خود، ABS  و PETG دارد. از آنجایی که قطعات PLA، هنگام پرینت سه بعدی، نسبتا شکننده هستند، این ماده بیشتر برای اهداف زیبایی شناختی مناسب است تا مکانیکی. در حالی که ظروف PLA در صورت عدم پرینت سه بعدی ایمن برای غذا هستند، PLA هنگام پرینت سه بعدی ایمن نیست. این به این دلیل است که فرآیند چاپ سه بعدی، شکاف ها و منافذ کوچکی را بین لایه های چاپ شما ایجاد می کند. این شکاف ها رطوبت و تکه های غذا را حفظ می کنند و منجر به تجمع باکتری ها و کپک می شوند.

فیلامنت PLA وقتی گرم می‌شود مستعد تراوش است، به این معنی که اکسترودر چاپگر شما می‌تواند هنگام جابجایی بین بخش‌های چاپ، مقدار زیادی پلاستیک نشت کند. بنابراین برای جلوگیری از این مشکل به یک فن خنک کننده نیاز است.

جمع بندی موارد بالا

راه کارهای عملی چاپ با فیلامنت PLA

به طور کلی فیلامنت های PLA در سه نوع تهیه می شوند:

:  PLA_hf⁺

(PLA معمولی) این فیلامنت ها نسبتا در دسترس تر هستند و کار کردن با آن ها راحت تر است. دمای چاپ آن­ها بین 185 تا 210 درجه سانتی­گراد است.

 : PLA_m⁺

(PLA مات) این نوع فیلامنت ها گرانروی بالایی دارند و سرعت پرینت آن ها نباید بیش از حد بالا باشد به عنوان مثال سرعت های بالای 60 میلی­متر بر ثانیه منجر به گرفتگی نازل شده و برای فرایند پرینت مشکل ایجاد می کند. علاوه براین، قطر نازل و ضخامت لایه برای این فیلامنت ها بایستی متناسب باشد. برای نازل های4/0 ضخامت 25/0 میلی­متر در نظر گرفته شود و درصورتی که نیاز به ضخامت لایه های بالاتر بود باید از نازل های قطورتر استفاده کنید. بطور کلی در این فیلامنت ها چون گرانروی بالاست، افزایش بیش از حد سرعت یا نرخ خروج مواد، منجر به متوقف شدن فرایند تزریق خواهد شد. دمای مناسب برای چاپ این فیلامنت ها بین 195تا 210 درجه سانتی_­­گراد می باشد.

PLA ابریشمی :

که شاین دار و براق است و درجهت کارهای تزئینی مورد استفاده قرار می­گیرد. پرینت این فیلامنت ها به دمای بالاتری احتیاج دارد (225-220 درجه سانتی­گراد).

به طور کلی در حین کارکردن با فیلامنت های پی ال ای، برای بالابردن سرعت یا نرخ تزریق، می توان دما را تا حد مجازی بالا برد اما بالا بردن بیش از حد دما به عنوان مثال دماهای بالاتر از 220 یا 230 درجه سانتی گراد برای فیلامنت های PLA از نوع HF، منجر به تخریب پلیمر شده و در نهایت به گرفتگی نازل و تغییر رنگ مواد درون نازل منجر خواهد شد.

نکته قابل توجه دیگر این است که اگر پس از اتمام فرایند پرینت، احتیاجی به پرینت مجدد نبود، بهتر است فیلامنت را از دستگاه خارج کرده تا از جذب رطوبت توسط فیلامنت و در نهایت شکننده شدن آن جلوگیری شود.

مقایسه وزن فیلامنت PLA

وزن مخصوص این گرانول، 1.24 گرم بر سانتیمتر مکعب می باشد. در تولید فیلامنت با توجه به قطر فیلامنت که 1.75 میلیمتر می باشد، طول هر رول فیلامنت حدود 330 متر در نظر گرفته می شود. البته با توجه به خطایی که در قطر فیلامنت ممکن است وجود داشته باشد، معمولا این وزن خالص با حدود 50 گرم خطا همراه خواهد بود.

توجه شود که آن چه که در خصوص یک رول فیلامنت کاملا مشخص و دقیق است، طول فیلامنت می باشد که با دقت چند سانتیمتر 330 متر است. لیکن سنجش وزن خالص دقیق همیشه با خطا مواجه خواهد بود.

کاربردهای مهم فیلامنت PLA

امروزه از فیلامنت های PLA به عنوان مواد مصرفی کاربردی در حوزه های مختلف پزشکی و صنعت، با قابلیت سازگاری با انسان و محیط زیست، یاد می شود. همچنین در صنایع نساجی برای تولید پارچه های نانو الیافی بر پایه ی PLA برای روکش های مبلمان و صندلی های خودرو، در صنایع غذایی برای بسته بندی مواد خوراکی در فیلم های شفاف با توجه به تاریخ انقضا ماده ی مصرفی، درتولید لوازم آشپزخانه با درنظر گرفتن شرایط دمایی و متریال رنگی به رقم کاربری آن و برای ساخت تجهیزات پزشکی چون نخ بخیه و انواع ایمپلنت ها مورد استفاده قرار می گیرند.

درباره فیلامنت های PLA ایکستروژن

فیلامنت های PLA برند ایکستروژن از بهترین گرانول های پلی لاکتیک اسید تولید می شوند. دقت ابعادی این فیلامنت ها در قطر میلی­متر می باشد و با فناوری چینش منظم بر روی قرقره چیده می شوند. ایکستروژن تولید فیلامنت های PLA را در رنگ های مختلف در دستور کار دارد. و کاهش حساسیت این ماده به تغییرات دمایی را در فرمولاسیون خاص خود لحاظ کرده است.

اخیرا تنوع وزنی در ارائه فیلامنت های پی ال ای، در دستور کار ایکستروژن قرار گرفته است. به طوری­که در گام اول، فیلامنت های PLA در بسته های 500 گرمی نیز وارد بازار شده­ اند. پیش بینی می شود که به زودی با ادامه این سیاست، شاهد وزن های بزرگتر از یک کیلو نیز خواهیم بود. هم اکنون ایکستروژن هر دو نوع از فیلامنت های PLA، یعنی PLA های مات و همچنین hf یا های فلو را تولید می نماید.