PLA – Druckmaterial der Zukunft?

Das optimale 3D Drucker Material

Hohe Maßhaltigkeit, geringe erforderliche Heizleistungen, hohe Verfügbarkeit und keine schädlichen Gase beim Druckprozess sind unter anderem die Spezifikationen von PLA (Polylactide oder Polylactid acid). Dies hört sich doch nach einem brauchbaren Druckfilament für FDM-Verfahren an, oder? Im folgenden Blog wollen wir die Vor- und Nachteile des Werkstoffes diskutieren.

PLA ist ein aus Milchsäuremolekülen hergestellter synthetischer „Biokunststoff“. Durch das Verketten von einzelnen Molekülen (Lactiden) entsteht während der Vergärung oder Fermentation so das PLA-Polymer und zählt zu den Polyestern. Die Molekülmasse hat dabei maßgeblichen Einfluss auf die Eigenschaften von PLA und ist somit Stellschraube für Zugfestigkeit, Bruchdehnung, Glasübergangstemperatur und weitere Eigenschaften. Für den Maker ist dieses Material sehr interessant, da es viele Experimente ermöglicht und auch während des Druckprozesses gesundheitlich unbedenklich ist. Dies ist im Gegensatz zu ABS oder auch Nylon eher kritisch. Die Dämpfe die von diesen Materialien ausgehen, sind nicht gesundheitsfördernd. Somit empfiehlt es sich bei diesen Materialien die Drucker in separate Räume zu stellen und diese gut zu belüften.

So können Sie als Maker den Drucker direkt neben ihrem Laptop in der Werkstatt oder auch im Büro platzieren und ihre Bauteile generieren. Durch die geringe Schrumpfneigung wird das Warping vermieden und bietet dem Anfänger eine Chance schnelle brauchbare Ergebnisse zu erzielen. Damit wäre das Haften am Bett sichergestellt.
Nicht nur für das Rapid Prototyping bietet sich PLA an, sondern auch für die Herstellung passgenauer Endprodukte. Die Maßhaltigkeit dieses Werkstoffes ist wirklich ein sehr starkes Argument, um mit diesem z.B. im Modellbau zu beginnen. Die Festigkeiten wären hier interessant, sodass empirische Daten und Versuche zeigen können an welchen Stellschrauben gedreht werden müssen, um beispielsweise höhere Festigkeitswerte zu erhalten. Stichwort: Dichte und Legung der Schmelzschichten variieren. Aber auch ein Dual-Extruder könnte in naher Zukunft gezielt Karbonfaser mit in das PLA-Bauteil legen, um Festigkeiten zu erhöhen. Allerdings sei gesagt das die Glasübergangstemperatur, also die Temperatur bei der die Festigkeit des Werkstoffes sinkt
Die Heiztemperaturen der Düse und des Heizbettes sind moderat niedrig und beziffern für den Extruder eine Temperatur von ca. 205°C und für das Bett eine Temperatur von ca. 55°C.
Durch die bereits hohe Maßhaltigkeit können Endprodukte gut realisiert werden. Doch was ist, wenn ihr als Maker PLA nachbearbeiten wollt? Für die Nachbearbeitung ist es im Vergleich zu ABS deutlich schwieriger, da ein besonderes Mittel verwendet werden muss. Das sogenannte THF (Tetrahydrofan) kann hier Abhilfe schaffen; es sei an dieser Stelle allerdings eine Warnung ausgesprochen, da THF nur unter äußerster Vorsicht zu benutzen ist. Es ist pauschal gesagt gesundheitsschädlicher als Aceton und schafft auch nicht den Glanzeffekt wie bei Materialien, die sich mit Aceton behandeln lassen. Anwendung von THF nur mit Neoprenhandschuhen und Atemschutz möglich.

Zusamenfassung des PLA-Werkstoffes

Vorteile:

  • Hohe Verfügbarkeit und Farbenvielfalt
  • Hohe Maßhaltigkeit und geringe Schrumpfneigung
  • Gesundheitlich-neutraler Druck
  • Moderate Heiztemperaturen
  • Geringe Warping-Neigung
  • Günstiger Werkstoff
  • Lactide sind Erdölunabhängig

Nachteile:

  • Niedrige Glasübergangstemperatur
  • Niedrige Festigkeitswerte
  • Nachbehandlung nur mit Sonderstoffen möglich (Aceton beständig)
  • Trotz hohe Nachbehandlung geringer Glanzeffekt

 

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