3D打印最廣泛的塑料之一PLA：特性、應(yīng)用場景以及制造商,！

導(dǎo)讀：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(jí)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？



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(duì)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(huì)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(huì)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(huì)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 FFF 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(huì)從FFF打印技術(shù),，因?yàn)樗�非常容易上手。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(huì)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(duì)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(huì)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(huì)導(dǎo)致堵塞,。,，如果在 15 至 25°C 下儲(chǔ)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�很方便、快速�?br />
●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(huì)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(duì)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(huì)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,。

主要廠家及價(jià)格



由于它是 FDM/FFF 打印中使用最廣泛的熱塑性塑料之一,，幾乎所有材料制造商都在其產(chǎn)品系列中提供 PLA 長絲或顆粒。這些包括 Polymaker,、Recreus,、Smart Materials以及巴斯夫。FDM 3D 打印機(jī)制造商通常會(huì)提供自己的燈絲,，PLA 制造商有很多,，例如 UltiMaker、Stratasys,、Prusa 或 Zortrax 等,。

●PLA 燈絲的價(jià)格會(huì)根據(jù)所尋求的顏色和特性而有所不同，混合長絲如纖維增強(qiáng)長絲具有更高的價(jià)格,。
●標(biāo)準(zhǔn)長絲的價(jià)格一般在每公斤20至70歐元之間,。
●還有可以使用顆粒打印的 3D 打印機(jī)，這種材料比細(xì)絲更實(shí)惠,，因?yàn)樗�還沒有經(jīng)過加工,。