PLA -Material der Zukunft?

PLA -Material der Zukunft?

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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Faszination 3D Druck

Faszination 3D Druck

Weite Welten des 3D-Druckes

For Starters- 3D Druck Wissen

Das eigene Kunstwerk und Bauteil drucken? – Kein Problem! Der 3D Druck ermöglicht nahezu jedes Design. So kann heutzutage jeder Mensch selbst entwickelte Design innerhalb kürzester Zeit in ein Produkt umwandeln.

Es ist eine neue Welt, die sich unmittelbar am Horizont des Makers gezeigt hat. Sie können Bauteile im Haushalt, Modell, am Segelboot, Oldtimer und vieles mehr mit ein paar Kniffen modellieren und drucken. Der Weg dorthin ist gerade das Interessante und bietet dem Maker viel Spielraum und Kreativität, um diese Ideen umzusetzen.

Zunächst ein Blick in the Zukunft. Werden die Pläne von Missionen zum Mars und anderen Weltraumfahrten konkret, können mit Hilfe spezieller 3D Drucker Bauteile direkt auf dem Raumschiff gedruckt werden, um somit den Fortbetrieb sicherzustellen. Erinnern Sie sich an den Film „Das fünfte Element“ mit Bruce Willis? Wieder einmal geht es um die Vernichtung der Erde durch eine dunkle Macht. Nur mit einem genetischen Rest-Code, der durch einen Raumschiffabsturz der Mondoshawan in Form eines Armstückes überlebt, wird Leeloo durch ein multifunktionales 3D – drucken zur Heldin erschaffen und rettet mit Korben Dallas & Friends die Welt. Schön, romantisch und fetzig! Nun ist dies natürlich ethisch fragwürdig, dennoch liefert es Ideen und Inspirationen im Rahmen des Menschen zum Nachdenken.

Oft ist die Wissenschaft von Sci-Fi angetrieben und bietet Ideen. Die verschiedenen Drucker ermöglichen heute eine Verarbeitung von Metall, und verschiedenen Plastikmaterialien. Generell lässt sich sagen, dass sämtliche Verfahren schichtweise, additiv genannt, arbeiten, um Geometrien herzustellen.

Dabei wird beispielsweise beim FDM- Druck (Fused Deposition Modeling) Material durch eine feine beheizte Düse gefördert, um eine Schmelzschicht zu erzeugen. Weitere Schmelzschichten werden über vorherige Schichten sukzessive zur 3D-Struktur gelegt.
Die grundlegenden benötigten Daten, wie sie im Film „Das 5.Element“ als genetischer Rest-Code beschrieben sind, werden von CAD- Programmen und Unterprogrammen übernommen. So ist es Voraussetzung, dass eine 3D-modellierte Datei vorhanden ist. Dies wird durch Programme wie SolidWorks aber auch freierhältliche Programme erledigt. Sie können so beispielsweise eine Vase zeichnen und als 3D-Modell im Rechner darstellen. Diese CAD- Programme können dann die Datei in eine STL-Datei konvertieren. Eine STL (Surface/Standard Tessellation Language) ist eine Vereinfachung der eigentlichen Datei und beschreibt die Oberfläche durch ein Gitternetz aus Dreiecken. Dies ist nun der „genetische Rest-Code“ der Datei und kann zur weiteren Verarbeitung an den Drucker gesendet werden. Hier wird wiederum in maschinenverständliche Sprache, der so genannte G-Code, transferiert.
Der Maker wird sich freuen, wenn all diese Schritte erledigt sind und der Drucker brauchbare Ergebnisse liefert. Wir werden über die typischen Fehler beim Drucken reden und Insiderwissen generieren, sodass Ihr nächstes Weekendprojekt ein voller Erfolg wird.

p.s. Durch diesen Blog wollen wir den Makern und Interessenten helfen eine Community aufzubauen, in der Wissenstransfer stattfindet und Fortschritt auf diesem sehr interessanten Gebiet ermöglicht wird.

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Von der Modellierung bis zum fertig-gedruckten Produkt.

In diesem Sinne… print Me Up Scotty..