مواد مصرفی در پرینتر های سه بعدی از نوع FDM رشته های ترموپلاستیکی هستند که فیلامنت نام دارند. این فیلامنت ها در انواع مختلفی مانند PLA, ABS, PETG, Nylon و… دسته بندی می شوند. معروف ترین این فیلامنت های PLA می باشد.
PLA یا همان اسید پلی لاکتیک، نوعی ترموپلاستیک است که بر خلاف سایر مواد صنعتی که از نفت ساخته می شوند، از منابع تجدیدپذیر مثل نشاسته ی ذرت، ریشه تاپیوکا یا نیشکر ساخته می شود. این مواد به این دلیل که منشأ زیست محیطی دارند، در صنعت پرینت سه بعدی بسیار مورد توجه قرار گرفته اند و هم اکنون شاهد بکارگیری آنها در پزشکی و صنایع غذایی هم هستیم.
در اینجا می خواهیم این ماده را کامل معرفی کنیم. و به سوالاتی همچون: مهم ترین پارامترها در فرآیند پرینت کدام اند؟ فیلامنت PLA با نوع ABS چه فرقی دارد؟ و تولیدکنندگان عمده ی آن چه شرکت هایی هستند؟ چه موقع و برای چه کاری بهتر است از فیلامنت PLA استفاده شود؟
++ فیلامنت ABS چیست و چه کاربرد هایی دارد ؟++
روش تولید فیلامنت PLA برای پرینتر سه بعدی
در دهه 1930 یک شیمیدان آمریکایی به نام والاس کاروترز (Wallace Carothers) برای اولین بار این پلاستیک را برای ساخت نایلون و نئوپرن در شرکت شیمیایی دوپونت (DuPont) تولید کرد. ولی از آن استفاده نشد تا اینکه بالاخره در دهه 1980 شرکت آمریکایی کارگیل (Cargill)، پلاستیک PLA را برای اهداف کاربردی تولید کرد.
این پلیمر ترموپلاستیکی از تخمیر یک منبع کربوهیدراتی مثل نشاسته ذرت تولید می شود. برای این کار ابتدا نشاسته را از ذرت می گیرند و سپس نشاسته ی بدست آمده با اسید یا مونومرهای لاکتیکی مخلوط می شود. در نتیجه ی فرایند تخمیر، نشاسته به دکستروز (دی گلوکز) یا قند ذرت شکسته می شود. و تخمیر گلوکز باعث تولید اسید ال لاکتیک که ماده ی اصلی PLA می شود. این ماده، یک سیال شبه پلاستیک غیرنیوتنی است. یعنی ویسکوزیته آن تحت فشار تغییر می کند. PLA دارای خاصیت برش پذیری بالا است. و تحت فشار ویسکوزیته آن کاهش پیدا می کند.
++ انواع فیلامنت PLA و ویژگی های آن ++
فیلامنت PLA طی فرآیند پرینت سه بعدی
این فیلامنت چون از مواد تجدیدپذیر ساخته شده و دارای خواص مکانیکی خوبی است در بین مردم بسیار محبوب شده است. ضمنا چون استفاده از آن آسان است، مورد توجه افراد تازه کار قرار گرفته است. PLA یک پلیمر نیمه کریستالی است و نقطه ی ذوبش 180درجه سانتیگراد و پایین تر از ABS (نقطه ی ذوب 200 تا 260 درجه سانتیگراد) است. بنابراین برای پرینت با PLA نیازی به بستر گرم و محوطه ی بسته نداریم. تنها ایراد این فیلامنت ویسکوزیته ی بالا آن نسبت به ABS می باشد که اگر با دقت عمل نشود، ممکن است باعث انسداد سر چاپ شود.
خواص مکانیکی PLA با ABS فرق می کند. یعنی مقاوم تر و انعطاف پذیرتر است و چون در برابر گرما بیشتر مقاومت می کند غالبا در صنایع غذایی بکار می روند. و چون کارکردن با آن ساده است و نیاز به پس پردازش ندارد می توان از آن برای چاپ مدل هایی که پیچیدگی های مکانیکی کمتری دارند استفاده کرد. مدل چاپی حاصله را می توان سنباده زد و یا با مواد شیمایی تمیز کرد. و معمولا ساپورت ها را به آسانی می توان جدا کرد. فقط در اولین لایه چاپی ممکن است مشکلاتی پیش بیاید. پس بهتر است به صفحه چاپ نوار چسب بزنید و یا با چسب ماتیکی چسبندگی لایه اول به سطح را افزایش دهید تا اینکه پس از پایان کار بتوانید به آسانی قطعه را از صفحه جدا کنید.
آیا فیلامنت PLA واقعا پایدار است؟
شاید چونPLA را ماده ی زیست تخریب پذیر خوانده اند اخیرا پایداری آن مورد سوال قرار گرفته است. ولی صرفا چون از مواد تجزیه پذیر طبیعی تولید می شود نمی توان آن را کاملا زیست تخریب پذیر خواند. چرا که در شرایط هوازی خاصی تجزیه می شود. مثلا در فرآیند تجزیه پسمانده های صنعتی این فیلامنت به سرعت تجزیه می شود ولی در شرایط محیطی طبیعی، همانند سایر زباله های پلاستیکی روند تجزیه آن حدودا 80 سال طول می کشد.
تولید کنندگان برتر فیلامنت PLA
از آنجا که این فیلامنت بسیار مورد توجه کاربران قرار گرفته تولیدکنندگان زیادی هم اقدام به تولید آن کرده اند. یکی از برجسته ترین شرکت های تولید کننده فیلامنت، پلیمر و حلال های پایدار کمپانی اتریشی WEFOR YOU است. کمپانی آلمانی EVONIK فیلامنت pla را به طور اختصاصی برای مصارف پزشکی تولید می کند و کمپانی آمریکایی NaturaWorks تولیدکننده عمده بیوپلیمرهاست و کمپانی CORBION واقع در هلند رزین بسیار کاربردی از PLA می سازد.
از شرکت های چینی تولید کننده فیلامنت نیز می توان به شرکت های Y&S , Sunlu, eSUN, … اشاره کرد. که از بین آنها شرکت Esun فیلامنت های مرغوب تری تولید می کند و با ایجاد تغییرات در ترکیبات فیلامنت PLA، فیلامنت نوع جدیدی را با نام PLA پلاس تولید کرده است که از مرغوبیت های بیشتری نسبت به PLA برخوردار می باشد:
- یکی از تفاوت های اصلی این دو فیلامنت در مشخصات مکانیکی و سهولت پرینت با فیلامنت +PLA می باشد.
- قطعات پرینت شده با فیلامنت +PLA کیفیت سطح، رنگ و ویژگی های مکانیکی بهتری نسبت به فیلامنت PLA دارند.
- فیلامنت +PLA از شفافیت بالایی نسبت به فیلامنت PLA برخوردار است.
- فیلامنت +PLA بسیار مستحکم تر از فیلامنت PLA است.
- این فیلامنت در برابر خرد شدن، تحمل وزن و خم شدن تحمل بیشتری نسبت به فیلامنت PLA دارد.
- متریال +PLA در برابر عوامل محیطی نظیر حرارت و رطوبت مقاومت بالایی دارد و این نقطه ضعف PLA را تا حدود زیادی برطرف ساخته است.
- همچنین +PLA مقاومت گرمایی بالایی دارد که بسیار مورد توجه است.
- سطح لایه قطعه پرینت شده با فیلامنت +PLA صاف تر است و نیز مشکل ترک خوردگی ندارد.
- با افزوده شدن ترکیبی از رنگدانه ها ، پلاستیک ها و مواد افزودنی به ماده ی PLA معمولی موجب برطرف شدن نقاط ضعف آن از جمله جذب رطوبت و شکنندگی در +PLA شده است.
- دمای پرینت با فیلامنت +PLA نسبت به فیلامنت PLA بالاتر است.
- فیلامنت +PLA ساخت کمپانی eSUN بهترین نمونه از این متریال بی نظیر است که بسیار با کیفیت و محبوب می باشد.
++ برای خرید فیلامنت های PLA پلاس شرکت eSUN می توانید از اینجا اقدام کنید ++