Что такое PLA пластик: характеристики, температуры и применение

PLA (полилактид, polylactic acid) — это термопластик, из которого делают самый популярный филамент для 3D-принтеров. Нить диаметром 1,75 мм намотана на катушку, экструдер плавит её в сопле и слой за слоем формирует деталь. Если вы только купили принтер и не знаете, с чего начинать, — начинать нужно именно с PLA.

Причина простая: PLA прощает ошибки. Он не требует закрытой камеры, почти не даёт усадки, не пахнет при печати и держится на столе даже без подогрева. За это его и любят — и за это же ругают, когда деталь из PLA деформируется в машине летом. Ниже — что это за материал на самом деле, какие у него цифры, где он работает, а где нет.

Из чего делают PLA

Сырьё для полилактида — не нефть, а растительный сахар: кукурузный крахмал, сахарный тростник, сахарная свёкла. Сахар сбраживают до молочной кислоты, из неё получают лактид, а уже из лактида полимеризацией — полилактид. Готовые гранулы красят, добавляют наполнители и вытягивают в нить заданного диаметра.

Именно из-за растительного происхождения PLA называют «экологичным пластиком». Эта формулировка требует уточнений — о них в разделе о компостировании ниже.

Из химии следует и главная практическая особенность материала. У PLA низкая температура стеклования — та точка, после которой твёрдый пластик начинает размягчаться. Из-за этого он плавится при относительно невысокой температуре, почти не даёт внутренних напряжений при остывании и не коробится. Тот же параметр делает его непригодным для нагретых условий: одно свойство даёт и все преимущества PLA, и все его ограничения.

Характеристики PLA

Две цифры в этой таблице стоит запомнить отдельно. Первая — прочность на разрыв 50–65 МПа: по этому показателю PLA не уступает PETG, а часто и превосходит его. Вторая — размягчение от 55 °C: именно она определяет, где PLA использовать нельзя.

И сразу оговорка, потому что здесь часто путают. Заявленные 50–65 МПа — это прочность в плоскости слоя. Поперёк слоёв, по оси Z, любая FDM-деталь заметно слабее, и у PLA этот разрыв виднее, чем у PETG: материал жёсткий, но хрупкий, он не тянется, а ломается. Поэтому «PLA прочнее PETG» и «PLA хрупкий» — оба утверждения верны, просто про разные вещи.

Температуры и настройки печати PLA

Обдув для PLA — не опция, а требование. Материал должен успевать твердеть сразу после сопла, иначе нависания «поплывут», а мелкие детали потеряют форму. Это принципиальное отличие от PETG, где избыточный обдув, наоборот, разрушает межслойную адгезию.

Скоростные PLA-филаменты последних лет — отдельная история: производители заявляют для них до 300 мм/с, но только на принтерах с соответствующим хотэндом и потоком. Шелковистый Silk PLA, наоборот, любит медленную печать — 30–70 мм/с, иначе блеск получается неровным.

Если печать уже идёт, но с дефектами — струнение, расслоение, загиб углов — разбор типичных ошибок и полная таблица параметров в сравнении с PETG есть в отдельном материале: ошибки печати PLA и PETG.

Преимущества PLA

• Самый простой в печати. Не требует закрытой камеры, стабильно держится на столе, почти не коробится.
• Минимальная усадка. Размеры готовой детали близки к модели — это важно для стыкующихся деталей.
• Высокая жёсткость. Деталь не «играет» под нагрузкой, пока не нагревается.
• Хорошая детализация. Мелкие элементы, текст, тонкие стенки выходят чёткими.
• Нет резкого запаха. Печатать можно в жилой комнате, хотя проветривание всё равно не помешает.
• Самый большой выбор цветов и фактур — от матовых до шелковистых и с наполнителями.

Слабые места PLA

• Термостойкость. Размягчение начинается уже от 55 °C. Салон авто в летний день, подоконник под солнцем, корпус у радиатора — не для PLA.
• Хрупкость при ударе. Материал жёсткий, но не пружинит: при резкой нагрузке трещина идёт по слою.
• Гигроскопичность. PLA впитывает влагу из воздуха медленнее нейлона, но впитывает. Признаки — треск в сопле, пузыри, шероховатая поверхность.
• Плохая стойкость к УФ. На улице деталь со временем желтеет и становится ещё более хрупкой.
• Микропоры между слоями. FDM-деталь не бывает герметичной, поэтому для многоразовой посуды она не годится, даже если сам пластик пищевой.

Когда деталь должна держать нагрев или удар — берите PETG пластик. Подробный разбор, что из них и когда выбирать, — в статье сравнение PLA, PETG и ABS.

Что влияет на прочность детали из PLA

Цифра 50–65 МПа из таблицы выше — это свойство материала, а не готового изделия. Сколько выдержит конкретная деталь, решают настройки слайсера, и разница здесь бывает двукратной.

• Ориентация на столе. Самое главное. Деталь ломается по границе слоёв, поэтому слои нужно располагать поперёк направления нагрузки, а не вдоль него. Крючок, напечатанный «лёжа», выдержит в разы больше, чем такой же крючок «стоя».
• Количество периметров. Оболочка работает на изгиб лучше заполнения. Три-четыре периметра дают больший прирост прочности, чем поднятие заполнения с 20 до 40 %.
• Заполнение. Выше 40–50 % прирост почти останавливается, а расход пластика и время печати продолжают расти.
• Толщина слоя. Тонкие слои дают лучшую детализацию, толстые — чуть более надёжное сцепление. Для функциональных деталей 0,2–0,25 мм обычно оптимальны.
• Температура сопла. Ближе к верхней границе диапазона слои сплавляются лучше. Если деталь расслаивается, сначала поднимите температуру на 5–10 °C и только потом меняйте материал.

Виды PLA

Под названием «PLA» в каталогах скрывается несколько разных материалов. Основа у них одна, отличаются добавки и наполнители — а вместе с ними меняются и вид поверхности, и рекомендованная скорость, и даже износ сопла. Наполненные филаменты с деревом или мрамором абразивнее обычного PLA, и на латунном сопле это заметно уже через несколько килограммов.

Одно уточнение про Silk, потому что его часто продают как «более прочный PLA». Это не так: добавки, дающие блеск, ухудшают межслойную адгезию. Silk берут за вид, а не за прочность.

В каталоге Epic3D все эти разновидности — отдельные разделы: PLA пластик, PLA Matte, SILK PLA+, PLA дерево и мрамор. Бренды, которые мы держим на складе, — SUNLU, 333Print и Kingroon.

Как выбрать катушку PLA

Полилактид у всех производителей один и тот же, а вот нить из него — разная. На что смотреть при покупке:

• Допуск диаметра. ±0,02–0,03 мм — норма. Худший допуск означает плавающий поток: то недоэкструзия, то наплывы, и никакие настройки слайсера этого не исправят.
• Вес нетто. Стандарт — 1 кг пластика без учёта катушки. Встречаются катушки на 800–850 г по цене килограмма.
• Упаковка. Вакуумный пакет с пакетиком силикагеля внутри — признак того, что филамент не набирал влагу на складе.
• Намотка. Ровная, без перехлёстов. Запутанная нить остановит печать посреди ночи — самая раздражающая из всех поломок.
• Этикетка с параметрами. Нормальный производитель указывает на катушке свой диапазон температур сопла и стола. Если параметров нет вообще — это повод насторожиться.

И чисто практическое: на серию деталей берите один бренд и одну партию. Оттенок одного и того же «красного» у разных производителей отличается, и корпус, собранный из двух катушек, это выдаст.

Для чего подходит PLA, а для чего нет

Действительно ли PLA биоразлагаемый

Здесь больше всего путаницы, поэтому конкретно. PLA компостируется, но только в промышленных условиях. Промышленная компостная установка держит температуру 55–60 °C, влажность 50–65 % и постоянную аэрацию; при таких условиях PLA распадается за 45–90 дней. Стандарт ASTM D6400 требует, чтобы не менее 90 % материала перешло в углекислый газ за 180 дней, а после 12 недель на сите 2 мм оставалось не более 10 %.

А теперь обратная сторона: в домашнем компосте, в почве или на обычной свалке доказательств разложения PLA нет. Там он ведёт себя как любой другой пластик и лежит годами. То есть надпись «биоразлагаемый» на катушке означает «при наличии промышленной компостной установки», а не «исчезнет, если закопать в саду».

Практический вывод простой: обрезки и неудачные печати из PLA лучше собирать отдельно и сдавать на переработку там, где её принимают, а не рассчитывать на природу.

Сколько служит деталь из PLA

В помещении, без прямого солнца и нагрева, деталь из PLA лежит годами без видимых изменений — именно поэтому материал так хорошо подходит для декора, органайзеров и корпусов. Проблемы начинаются на улице: ультрафиолет постепенно разрушает полимер, изделие желтеет и становится более хрупким, и за сезон-два может просто рассыпаться под нагрузкой.

Второй сценарий отказа — тепло. Помните про 55 °C: в закрытом автомобиле летом на панели бывает и больше, так что держатель для телефона из PLA имеет все шансы «стечь» за один жаркий день. Если деталь нужна на улицу или в машину, её сразу стоит печатать из PETG.

Как хранить и сушить PLA

PLA впитывает влагу из воздуха, и влажная нить печатает хуже: треск в сопле, пузыри на поверхности, слабые слои. Открытую катушку держите в герметичном контейнере с силикагелем или в вакуумном пакете — не в шкафу и не на открытой полке.

Если филамент уже набрал влагу, его сушат при 45–55 °C в течение 4–6 часов в сушилке для филамента или дегидраторе. Духовка для этого подходит плохо: у бытовых духовок нижний предел обычно выше, и катушка начинает деформироваться. Подробный разбор с температурами для других материалов — в гайде как хранить и сушить филамент.

Свежий, правильно упакованный филамент для 3D-принтера — у нас на складе в Харькове.

Частые вопросы о PLA

Прочный ли PLA?

По прочности на разрыв PLA даёт 50–65 МПа, и в плоскости слоя это не меньше, чем у PETG. Слабые места другие: материал хрупкий при ударе и начинает размягчаться уже от 55 °C.

При какой температуре печатать PLA?

Сопло 190–220 °C, стол 50–60 °C, обдув на 100 %. Точный диапазон конкретной катушки производитель указывает на этикетке — начинайте с него.

Нужен ли подогрев стола для PLA?

Не обязательно: PLA печатается и на холодном столе. Но с подогревом 50–60 °C первый слой держится надёжнее, а углы меньше загибаются.

Безопасен ли PLA?

Полилактид получают из растительного сырья, и при печати он почти не даёт запаха. Но готовая FDM-деталь имеет микропоры между слоями, поэтому для многоразовой посуды и контейнеров для еды она не годится.

Разлагается ли PLA в обычном компосте?

Нет. PLA распадается только в промышленном компостировании при 55–60 °C и влажности 50–65 %. В домашнем компосте, почве или на свалке он ведёт себя как обычный пластик.

Читайте также: Что такое филамент: виды, характеристики и какой выбрать