PLA چیست؟

Polylactic Acid یک ماده پلاستیکی گیاهی است که از نشاسته ذرت یا نیشکر به عنوان ماده خام و اولیه برای ساخت آن استفاده می شود. PLA پلیمری زیست تخریب پذیر است که از مواد خام تجدید پذیر تشکیل شده است.

می توان گفت در میان انواع فیلامنت ها، PLA یکی از محبوب ترین و استانداردترین فیلامنت ها برای پرینت سه بعدی FDM است و رشته پیش فرض انتخابی برای اکثر چاپگرهای سه بعدی مبتنی بر اکستروژن است. پلی لاکتیک اسید یکی از قدیمی ترین پلاستیک هاست و اولین بار در سال 1938 ساخته شد و به بازار آمد.

استفاده از این ماده نیز بسیار آسان است و دارای خواص مکانیکی بسیار جالبی نیز هست. از این ماده برای ساخت قطعات بزرگ تا اندازه 1*1*1 متر می توان استفاده کرد. اما باید به قوانین خاصی که برای طراحی چنین قطعاتی لازم است، احترام بگذارید تا در طول عملیات چاپ مشکلی برایتان پیش نیاید.

به طور کلی PLA ماده ای است که استفاده از آن و کار کردن با آن بسیار آسان است و به راحتی به صورت رشته ای در دسترس است و برای کسانی که به تازگی کار با چاپگرهای سه بعدی را آغاز کرده اند، مفید است و می توان قطعات کاربردی ارزانی را با آن پرینت کرد.

می توان این فیلامنت را در دمای پایین چاپ کرد و نیازی به صفحه گرم یا محفظه هایی برای کنترل محیط ندارد. جالب است بدانید هنگام چاپ این ماده بوی شیرینی به مشام می رسد.

این ماده اولیه را با طیف گسترده ای از افزودنی ها مانند الیاف چوب، ذرات فلز، فیبر کربن، انواع رنگ ها، افزودنی های کوپلیمر، اصلاح کننده های ویسکوزیته مذاب می توان تقویت کرد.

رشته هایی که ساده تر هستند با نام PLA و رشته هایی که پیچیده تر هستند و با مواد افزودنی غنی شده اند +PLA شناخته می شوند.

ترکیبات فیلامنت PLA و +PLA

فیلامنت PLA: ترکیبات این فیلامنت یه پلیمر خالص نزدیک است، ولی ممکن است از مقدار محدودی مواد افزودنی برای اصلاح خواص آن استفاده شود. مواد افزودنی روی انعطاف پذیری درون مولکولی، رنگ، خواص بصری و ویسکوزیته مذاب تاثیر می گذارد.

فیلامنت PLA+: در ترکیبات این ماده به طرز قابل توجهی از طیف گسترده ای از مواد افزودنی که شامل فیبر کربن هم هست، استفاده می شود. از فیبر کربن برای پایداری مدل، استحکام کشش نهایی و سفتی استفاده می شود.

چگونگی ساخت PLA

این فیلامنت یک پلی استر است که با دو مونومر اسید لاکتیک و لاکتید ساخته شده است. اسید لاکتیک با تخمیر باکتریایی منبع کربوهیدرات تحت شرایط خاص تولید می شود. منبع کربوهیدرات می تواند نشاسته ذرت، نیشکر یا ریشه کاساوا که تجدیدپذیر هستند، باشد. البته خود محصولات کشاورزی، بقایای گیاهان مانند کاه، پوسته، برگ، ساقه و ... نیز می توانند فرآوری شوند و به عنوان منبع کربوهیدرات استفاده شوند.

دانشمندان هنوز در حال تحقیق برای دستیابی به روش های سازگارتر با محیط زیست و البته ارزان تر برای تولید این فیلامنت هستند.

 

مزایای استفاده از PLA

این ماده تحت شرایطی زیست تخریب پذیر است ودر طی  حدودا 12 هفته تجزیه می شود، اما پلاستیک های سنتی ممکن بود حتی قرن ها طول بکشد تا تجزیه شوند. به طور کلی PLA در مقایسه با پلاستیک های سنتی که از منابع فسیلی محدود ساخته می شوند، با محیط زیست سازگارتر است و انتشار کربن این ماده نیز نسبت به پلاستیک های سنتی چیزی حدود 80 درصد کمتر است.

PLA ماده ای قابل بازیافت است و می توان آن را با فرآیند دپلیمریزاسیون حرارتی یا هیدرولیز به مونومر اصلی خود تجزیه کرد و نتیجه آن یک محلول مونومر است و می توان از آن برای تولید دوباره PLA و بدون افت کیفیت استفاده کرد.

اما این نکته را نیز باید عنوان کرد که زیرساخت های بازیافت PLA هنوز گسترش پیدا نکرده است، اما راه حل بسیار مناسبی در آینده خواهد بود.

از دیگر مزایای این فیلامنت می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• کم هزینه بودن آن

• سفتی زیاد و استحکام خوب

• ماندگاری بالا

• دقت ابعادی قابل قبول

معایب PLA

PLA نیز مانند سایر مواد معایبی نیز دارد. از مهمترین عیب این ماده اثرات زیست محیطی آن بر روی زمین است. علاوه بر این اگر از این ماده در بسته بندی استفاده شود، به دلیل تعداد مراحل مورد نیاز در فرآیند تولید، از پلاستیک های معادل معمولی آن گران تر می شود.

با افزایش جمعیت جهان این نگرانی مطرح می شود که آیا کار درستی است که محصولات ذرت به جای تغذیه جمعیت نیازمند صرف تولید پلاستیک های زیستی شود؟

یکی دیگر از عیب های این فیلامنت این است که مخلوط کردن آن با پلاستیک های سنتی می تواند فرآیند بازیافت را تحت الشعاع قرار دهد.

از دیگر معایب آن می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• ممکن است نیاز به فن های خنک کننده داشته باشد.

• شکننده است و امکان شکستن قطعه وجود دارد.

• در برابر حرارت مقاومت کمی دارد.

• در فضای های بازی که نور خورشید وجود دارد، مناسب نیست.

 

پیشنهاد می شود که هنگام کار با این ماده دمای اکسترودر بین 190 تا 230 درجه سانتی گراد باشد. برای کار با این ماده لازم نیست که صفحه گرمایشی داشته باشیم، اما بهتر است دمای صفحه بین 50 تا 70 درجه سانتی گراد تنظیم شود.

موارد استفاده از PLA

این ماده به دلیل اینکه اقتصادی است و از منابع تجدیدپذیر ساخته می شوند به سرعت بین کاربران محبوبیت پیدا کرده است. PLA به شکل سیم روی قرقره قرار می گیرند و وارد اکسترودر می شود. در حالت طبیعی PLA به حالت شفاف است، اما می توان برای ساخت اشیا در رنگ های مختلف نیز از آن استفاده کرد.

در هنگام خنک شدن، این ماده زیاد منقبض نمی شود و شکل هندسی ثبات خوبی دارد.

از مزایای اصلی این ماده پرینت سه بعدی در مقیاس های بزرگ حتی تا 1*1*1 متر می باشد و به دلیل اینکه استحکام خوبی دارد برای تولیدات صنعتی ایده آل است. از این ماده برای پرینت اشیاء بزرگ در زمینه های معماری، ساخت و ساز، نمایشگاه ها یا تابلوهای تبلیغاتی خاص استفاده می شود.

این فیلامنت به دلیل مقرون به صرفه بودنش، تا حدودی همه کاره است. می توان از آن برای ساخت نمونه های اولیه، ساخت الگو، قطعات خاص، ابزار و ... استفاده کرد. اما باید بدانید که قطعات ساخته شده با این ماده را در معرض نور خورشید و اشعه UV قرار ندهید.

این نکته را نیز در نظر بگیرید که این فیلامنت برای شرایطی که نیاز به رطوبت بالا یعنی بیش از 98 درصد و دماهای بالای 60 درجه سانتی گراد دارند، مناسب نیست.

قطعات چاپ شده با این ماده می توانند رنگ های متنوعی داشته باشند.