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3D打印價(jià)格便宜應(yīng)用最廣的PLA特性介紹

PLA(聚乳酸)是增材制造領(lǐng)域使用最廣泛的塑料之一,由化學(xué)家 Wallace Carothers 于 1930 年發(fā)明。這種材料可用制成長絲或顆粒,用于桌面3D打印機(jī)或更多工業(yè)級解決方案。與市場上的許多其他材料選擇不同,PLA是一種更具可持續(xù)性的熱塑性塑料,它來自可再生資源。因此,這種材料自從出現(xiàn)后就在3D打印領(lǐng)域廣受歡迎,目前它的使用已經(jīng)擴(kuò)展到各種各樣的領(lǐng)域。那么它的特性、打印難易程度以及應(yīng)用場景都有哪些呢?本文將為大家詳解

PLA的生產(chǎn)及特性

PLA 由玉米淀粉、木薯根或甘蔗等有機(jī)和可再生資源制成。更具體地說,是將天然產(chǎn)品研磨,從玉米中分離淀粉,將其與酸或乳酸單體混合。通過這種混合物,淀粉被分解成右旋糖(D-葡萄糖)或玉米糖。最后,葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)生 L-乳酸,這就是PLA的基本成分。

△PLA 由玉米淀粉等可再生材料制成

然而,它是否真的可以被認(rèn)為是可生物降解的,近年來一直是爭論的焦點(diǎn),人們對此材料的可降解性產(chǎn)生了質(zhì)疑。事實(shí)上,回答PLA 的生物降解性問題并簡單。雖然這種塑料是從可再生資源中獲得的,但其被活生物體分解的能力取決于在某些有氧條件下的分解。因此,PLA 在進(jìn)行工業(yè)堆肥處理時(shí)會迅速降解。否則,它可能需要長達(dá) 80 年的時(shí)間才能在露天條件下分解,成為另一種塑料污染物。

這種材料的另一個(gè)特性是非牛頓特性,這是一種假塑性流體,它的粘度會隨剪切速率發(fā)生變化。因此,它沒有恒定的粘度值,即粘度值隨工況發(fā)生變化。更具體來說,PLA是一種剪切變稀的材料,它的粘度會隨著剪切速率的提高而降低。下文將討論這種材料的易用性和用作3D打印材料時(shí)的主要行為。

3D 打印中的PLA形狀

PLA 是 3D 打印中使用最廣泛的材料之一,剛接觸3D打印的人往往會從FDM打印技術(shù)開始,因?yàn)樗浅H菀咨鲜?。打印材料通常以?xì)絲形式存在,也可以以顆粒形式存在。盡管材料進(jìn)料源和熔化系統(tǒng)會根據(jù) PLA 的狀態(tài)(通過長絲擠出機(jī)或顆粒料斗)而變化,但材料和最終部件的特性是相同的。在本文中,我們將更多地關(guān)注長絲形式的 PLA,因?yàn)檫@是這種熱塑性塑料最常見的形式。

△PLA 是 3D 打印中使用最廣泛的熱塑性塑料之一(圖片來源:BMI 實(shí)驗(yàn)室)

●PLA 被認(rèn)為是一種半結(jié)晶聚合物,熔化溫度在170-180°C之間,與熔化溫度為 200 260°C 的 ABS 長絲相比,該溫度相對較低。這避免了使用加熱托盤和封閉打印室的需要。

●如果材料得到適當(dāng)冷卻,在高速度等打印參數(shù)下,長絲會提供良好的性能。

●PLA部件往往具有非常低的變形能力。

●應(yīng)該注意的是,PLA 的粘度高于其他標(biāo)準(zhǔn)熱塑性塑料,如果不小心,可能會導(dǎo)致堵塞。,如果在 15 至 25°C 下儲存,燈絲的保質(zhì)期至少為 1 年。ABS是FDM 3D 打印中另一種最常用的熱塑性塑料,它的強(qiáng)度和柔韌性很高,也不易翹曲,但仍然建議在機(jī)械復(fù)雜性不高的部件中使用 PLA,因?yàn)槭褂盟芊奖?、快速?/p>

●在后處理方面,PLA一般不需要復(fù)雜的步驟。移除零件時(shí),會遇到第一打印層的附著力問題。因此建議在印版上使用特殊的粘合劑,以方便部件的拆卸。為了改善零件的表面狀況,用戶可以打磨它們并在必要時(shí)用丙酮處理它們。如果使用了支撐,可以用鑷子輕松移除,如果使用了可溶性支撐結(jié)構(gòu),則可以將其溶解。

PLA在3D打印中的應(yīng)用

PLA 是一種易得的塑料,易于在3D打印中使用,但這并不是說它只有優(yōu)點(diǎn)。它的特性導(dǎo)致打印部件易碎,強(qiáng)度不高,并且對陽光和高溫敏感,所以更適合給初學(xué)者使用,尤其是用于制作裝飾元素、小工具和玩具等。

然而,PLA 并不局限于創(chuàng)客的世界。例如,許多行業(yè)也使用這種熱塑性塑料進(jìn)行原型制作。這為公司節(jié)省了大量資金,因?yàn)椴恍枰獎(jiǎng)?chuàng)建模具。此外,雖汽車等行業(yè)也會用到PLA長絲,可以用于創(chuàng)建汽車配件甚至儀表板的某些部件。

△PLA 很受制造商歡迎,也適用于快速原型制作(圖片來源:Markforged)

需要注意的是,PLA 的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度較低,因此不適合需要更高耐溫性的應(yīng)用。食品行業(yè)等行業(yè)不應(yīng)使用這種由熱塑性塑料制造盛有熱液體的杯子,但它仍然是具有食品接觸安全特性的,可被廣泛用于包裝領(lǐng)域。