PLA Filament oder auch Polylactic Acid (PLA) ist eines der am häufigsten verwendeten Materialien im 3D-Druck. Es ist bekannt für seine einfache Verarbeitung, Umweltfreundlichkeit und vielseitigen Einsatzmöglichkeiten. In diesem Artikel beleuchten wir die Eigenschaften, Vorteile und Anwendungen von PLA-Filament und geben detaillierte Informationen zu den technischen Kennzahlen wie Steifigkeit, Schlagfestigkeit, Biegemodul und Temperaturbeständigkeit.
Eigenschaften von PLA Filament #
PLA ist ein thermoplastischer Polyester, der aus nachwachsenden Rohstoffen wie Maisstärke oder Zuckerrohr hergestellt wird. Diese Eigenschaft macht PLA zu einem biologisch abbaubaren Material, das in vielen Anwendungen bevorzugt wird, insbesondere in Bereichen, in denen Umweltfreundlichkeit eine Rolle spielt.
- Schlagfestigkeit: PLA weist eine Schlagfestigkeit von etwa 7,4 kJ/m² bis 14,5 kJ/m² auf, was es für Anwendungen geeignet macht, die nicht extremen mechanischen Belastungen ausgesetzt sind.
- Biegefestigkeit: Die Biegefestigkeit von PLA liegt typischerweise bei 60-70 MPa, was es zu einem steifen und stabilen Material für zahlreiche Anwendungen macht.
- Biegemodul: Der Biegemodul von PLA liegt im Bereich von 2750 MPa bis 3950 MPa, was bedeutet, dass das Material sehr formstabil ist und sich gut für strukturelle Teile eignet.
- Layer-Adhäsion: Die Layer-Adhäsion von PLA ist mit 7,8 kJ/m² recht gut, was eine starke Verbindung zwischen den gedruckten Schichten ermöglicht und die strukturelle Integrität des gedruckten Objekts verbessert.
- Temperaturbeständigkeit: PLA hat eine Glasübergangstemperatur (Tg) von 55-65°C. Dies bedeutet, dass PLA-Teile bei höheren Temperaturen weich werden und ihre Form verlieren können, was die Verwendung in Hochtemperaturanwendungen einschränkt.
- Schmelzpunkt: Der Schmelzpunkt von PLA liegt typischerweise zwischen 180°C und 220°C, was es zu einem leicht druckbaren Material macht. Die Drucktemperatur variiert je nach Drucker und PLA-Marke, liegt jedoch im Bereich von 190°C bis 230°C.
- Austrocknung vor dem Druck: PLA neigt dazu, Feuchtigkeit aus der Luft zu absorbieren, was die Druckqualität beeinträchtigen kann. Es wird daher empfohlen, PLA vor dem Druck bei etwa 55°C für 4-6 Stunden auszutrocknen, um optimale Ergebnisse zu erzielen.
- Druckgeschwindigkeit: PLA kann mit einer Geschwindigkeit von bis zu 60-120 mm/s gedruckt werden, abhängig von der Komplexität des Modells und den Druckeinstellungen.
PLA in 3D-Druck-Technologien #
PLA wird hauptsächlich im Fused Deposition Modeling (FDM)-Verfahren eingesetzt, das eine der gängigsten und zugänglichsten 3D-Drucktechnologien ist. Aufgrund seiner niedrigen Drucktemperaturen und seiner geringen Neigung zu Verzug eignet sich PLA ideal für FDM-Drucker. Es wird jedoch auch in der Stereolithographie (SLA) verwendet, wenn es in speziellen Photopolymerharzen integriert wird, die auf PLA basieren.
- FDM: Bei FDM wird PLA als Filament verwendet, das durch eine erhitzte Düse extrudiert wird. Die niedrige Verarbeitungstemperatur und die einfache Handhabung machen PLA zu einer bevorzugten Wahl für den FDM-Druck.
- SLA: In der SLA-Technologie kann PLA als Bestandteil von Photopolymerharzen verwendet werden, die durch UV-Laser gehärtet werden. Diese Harze bieten eine hohe Detailgenauigkeit und eignen sich für Anwendungen, bei denen eine hohe Oberflächenqualität erforderlich ist.
Vorteile von PLA #
- Einfacher Druckprozess: PLA ist eines der benutzerfreundlichsten Materialien für den 3D-Druck. Es erfordert keine beheizte Druckplatte (obwohl eine solche empfohlen wird, um die Haftung zu verbessern) und neigt nicht zum Verziehen, was es ideal für Anfänger macht.
- Umweltfreundlichkeit: PLA ist biologisch abbaubar und wird aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt. Dies macht es zu einer bevorzugten Wahl für umweltbewusste Projekte und Anwendungen, bei denen Nachhaltigkeit eine Rolle spielt.
- Oberflächenqualität: PLA bietet eine hervorragende Oberflächenqualität und ist in der Lage, feine Details sehr gut wiederzugeben. Es eignet sich daher hervorragend für dekorative Objekte, Modelle und Prototypen.
- Große Auswahl an Farben und Typen: PLA ist in einer Vielzahl von Farben und Spezialversionen wie PLA-CF (Carbonfaser-verstärkt) erhältlich, die zusätzliche mechanische Eigenschaften bieten.
Anwendungen von PLA #
Aufgrund seiner Eigenschaften und Vorteile wird PLA in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt:
- Prototypenbau: PLA eignet sich hervorragend für die schnelle Herstellung von Prototypen, insbesondere im frühen Designprozess, wo Kosten und Einfachheit wichtig sind.
- Bildung: In Schulen und Universitäten wird PLA häufig für Lehrzwecke verwendet, da es einfach zu drucken ist und keine giftigen Dämpfe abgibt.
- Modellbau: PLA wird oft für den Druck von Architekturmodellen, Spielzeug und anderen dekorativen Objekten verwendet, die eine hohe Detailgenauigkeit erfordern.
- Konsumgüter: Aufgrund seiner Umweltfreundlichkeit und einfachen Verarbeitbarkeit wird PLA in der Herstellung von Alltagsgegenständen wie Handyhüllen, Stifthalter und anderen Haushaltsartikeln verwendet.
PLA vs. ABS #
Ein häufig gestellter Vergleich im 3D-Druck ist der zwischen PLA und ABS. Während PLA einfacher zu drucken ist und umweltfreundlicher, bietet ABS höhere mechanische Eigenschaften wie Schlagfestigkeit und Temperaturbeständigkeit. ABS ist jedoch schwieriger zu drucken, da es eine höhere Drucktemperatur erfordert und dazu neigt, sich während des Abkühlens zu verziehen.
Fazit #
PLA ist ein äußerst vielseitiges und benutzerfreundliches Material für den 3D-Druck. Seine einfache Handhabung, Umweltfreundlichkeit und gute Oberflächenqualität machen es zur ersten Wahl für viele Projekte, insbesondere für solche, bei denen Nachhaltigkeit und einfache Verarbeitung im Vordergrund stehen. Mit seinen spezifischen Eigenschaften wie hoher Steifigkeit und einer breiten Palette an Anwendungen bleibt PLA ein unverzichtbares Material im 3D-Druck.
