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PLA Polylactide Kunststoff - Vielseitiges Material mit zahlreichen Einsatzmöglichkeiten
PLA ist einer der ersten Kunststoffe, der im FDM Verfahren für den 3D Druck eingesetzt wurde und sich als besonders anwenderfreundlich etabliert hat. Aufgrund seiner einfachen Handhabung ist PLA häufig das Material der Wahl für Einsteiger im 3D Druck.
Durch die kontinuierliche Weiterentwicklung haben Hersteller zahlreiche Möglichkeiten geschaffen, PLA mit verschiedenen Additiven zu kombinieren, um die Materialeigenschaften zu optimieren. Dadurch gehört PLA zu den am weitesten entwickelten Kunststoffen im 3D Druck und bietet eine Vielzahl an Anwendungsmöglichkeiten und Materialkombinationen.
Inhaltsverzeichnis
Welche Materialkombinationen gibt es für PLA?
Kann man Gewinde mit PLA 3D Drucken?
Welche Materialkombinationen gibt es für PLA?
ESD PLA
Es gibt PLA Varianten mit ESD (Electrostatic Discharge) Eigenschaften, die in der Lage sind, elektrische Ladungen abzuleiten. Solche Materialien sind besonders für Bauteile in der Elektronikindustrie von Bedeutung, da sie empfindliche elektronische Komponenten vor elektrostatischen Entladungen schützen können. Diese speziellen PLA Filamente werden häufig für Gehäuse, Halterungen und andere Bauteile in der Elektronik eingesetzt.
Aero LW PLA
PLA ist von Natur aus ein leichter Kunststoff, aber durch moderne Zusatzstoffe haben Hersteller die Möglichkeit entwickelt, das Material aufzuschäumen. Diese aufgeschäumten PLA Filamente weisen eine besonders geringe Dichte auf und sind daher ideal für den Leichtbau geeignet. Die Kombination aus geringem Gewicht und ausreichender Stabilität macht LW PLA besonders interessant für Anwendungen im Leichtbau oder im Modellbau, wo es auf maximale Gewichtsreduktion ankommt.
Magnetisches PLA
Magnetische Filamente werden mit Eisenpulver oder vergleichbaren Füllstoffen angereichert, was ihnen Eigenschaften verleiht, die sie von Magneten anziehen lassen. Dies ermöglicht die Herstellung gedruckter Bauteile die durch Magneten haftbar sind. Aufgrund des aufwendigen Herstellungsprozesses dieser Metall Filament Kombinationen sind diese Materialien in der Regel preislich höher angesiedelt. Obwohl der Einsatz eisenhaltiger Komponenten bislang vor allem auf Nischenanwendungen wie Sensoren oder spezielle Bauteile beschränkt ist gibt es in der praktischen Nutzung bislang nur eine überschaubare Anzahl verbreiteter Anwendungen.
Carbonfaserverstärktes PLA
Es gibt viele Filamente sind mit Carbonfasern verstärkt, was die Festigkeit und Steifigkeit des Materials erheblich erhöht. Allerdings handelt es sich meist um kurze Faserstücke, die dem Filament beigemischt werden. Die Menge des Carbonfaseranteils variiert je nach Hersteller, was sich auf die mechanischen Eigenschaften auswirkt. Je höher der Anteil an Carbonfasern, desto steifer und stabiler wird das Bauteil. Es ist jedoch zu beachten, dass Carbonfaserhaltige Filamente die Druckdüse schneller abnutzen, da die Fasern abrasiv wirken. Für solche Filamente sind daher gehärtete Düsen empfehlenswert.
Glasfaserverstärktes PLA
Neben Carbonfaser gibt es auch PLA Filamente, die mit Glasfasern verstärkt sind. Diese bieten im Vergleich zu Carbonfaser eine höhere Flexibilität, sind jedoch weniger steif. Glasfaserverstärktes PLA kann die mechanischen Eigenschaften von Bauteilen verbessern, ohne sie zu spröde zu machen. Diese Filamente sind ideal für Anwendungen, bei denen eine ausgewogene Kombination aus Stabilität und Flexibilität erforderlich ist.
Hitzebeständiges PLA HT
PLA ist in seiner Standardform nur bis etwa 60°C temperaturbeständig, was für viele technische Anwendungen problematisch ist. Es gibt jedoch hitzebeständige PLA Varianten, die durch spezielle Nachbearbeitung wie das sogenannte „Tempern“ nach dem Druckprozess eine Hitzebeständigkeit von bis zu 230°C erreichen können. Nach dem Drucken werden die Bauteile in einem Ofen erhitzt, wodurch die Kristallstruktur des Materials verändert und stabilisiert wird. Dies führt zu einer signifikanten Verbesserung der Wärmebeständigkeit, sodass diese PLA Varianten auch für anspruchsvollere Anwendungen eingesetzt werden können, bei denen höhere Temperaturen auftreten.
Holz PLA
PLA Filamenten, die mit Holzpartikeln gemischt sind, darunter verschiedene Holzarten wie Buche, Olive, Kokosnuss und Eiche. Diese Filamente enthalten in der Regel fein gemahlenes Holzpulver, das mit PLA kombiniert wird, um eine authentische Holzoptik zu erzeugen. Der gedruckte Gegenstand vermittelt nicht nur optisch den Eindruck von Holz, sondern riecht beim Drucken auch charakteristisch nach Holz. Diese Filamente sind ideal für dekorative Objekte oder Anwendungen, bei denen ein natürlicher Holzlook gewünscht ist.
Metall PLA
Metall Filamente mit Metallzusätzen wie Aluminium, Stahl, Messing oder Kupfer bieten eine einzigartige Optik, da sie den Eindruck von echtem Metall vermitteln. Diese Filamente sind jedoch eher für ästhetische Zwecke gedacht, da die metallischen Partikel die mechanischen Eigenschaften des Materials nur minimal beeinflussen. Nachbearbeitungen wie Schleifen, Polieren oder chemische Behandlungen z. B. Säurebäder können verwendet werden, um das Metallm Finish weiter zu verfeinern und spezielle Effekte zu erzielen. Solche Filamente werden häufig für dekorative Anwendungen und Repliken verwendet, bei denen die Metalloptik im Vordergrund steht.
Stein PLA
Filamente mit Stein oder Sandpigmenten imitieren eine raue unebene Oberfläche die Stein- oder Marmoroptiken nachempfunden ist. Diese Filamente sind ideal für den Druck von Skulpturen, Dekorationsobjekten oder anderen Designs, bei denen eine realistische Steinoberfläche gewünscht ist. Die Pigmente sorgen für eine raue Textur, die den Objekten ein authentisches, steinähnliches Aussehen und eine ansprechende Haptik verleiht.
Seidenglänzendes PLA
PLA mit seidigem Glanz die eine stark reflektierende und glänzende Oberfläche erzeugen. Diese Filamente verleihen gedruckten Objekten eine beeindruckende, glänzende Optik, die fast wie poliertes Metall oder Seide wirkt. Allerdings bringt diese Optik auch technische Herausforderungen mit sich. Die Schichthaftung, besonders in der Z-Achse, ist bei solchen Filamenten oft schlechter, was sie weniger geeignet für mechanisch beanspruchte Bauteile macht. Sie werden daher hauptsächlich für dekorative Objekte genutzt.
Glow in the Dark PLA
PLA mit GITD Eigenschaften enthält phosphoreszierende Partikel, die im Licht aufgeladen werden und im Dunkeln leuchten. Dieses Material erinnert an Kinderspielzeug, hat aber auch praktische Anwendungen, wie zum Beispiel im Bereich von Sicherheitskennzeichnungen, Notbeleuchtungen oder dekorativen Objekten. Diese PLA Variante kann besonders in Situationen eingesetzt werden, in denen eine Beleuchtung im Dunkeln ohne Stromversorgung erforderlich ist, beispielsweise bei Stromausfällen.
Farbwechselndes PLA
Farbwechselndes PLA reagiert auf Temperaturänderungen, wodurch das Material bei Erreichen einer bestimmten Temperatur die Farbe wechselt. Typische Farbkombinationen sind Schwarz zu Rot oder Blau zu Grün, aber es gibt viele Variationen. Diese Filamente sind besonders interessant für Anwendungen, bei denen visuelle Temperaturindikatoren erforderlich sind, oder für kreative, dynamische Designs, die sich je nach Umgebungstemperatur ändern.
Farbverlauf PLA
PLA Filamente mit Farbverlauf enthalten mehrere Farben, die kontinuierlich ineinander übergehen. Diese Filamente sind oft in Regenbogenfarben oder in zwei- bis dreifarbigen Variationen erhältlich. Da der Farbverlauf über die gesamte Länge des Filaments gezogen wird, sind große Druckobjekte ideal, um den Effekt vollständig zur Geltung zu bringen. Solche Filamente werden oft für künstlerische Projekte oder dekorative Drucke verwendet, bei denen die optische Wirkung im Vordergrund steht.
Recycling PLA
PLA gilt bereits als nachhaltiger Kunststoff, da es biologisch abbaubar ist. Einige Hersteller bieten jedoch zusätzlich recyceltes PLA an, dass aus überschuss von PLA aufbereitet und zu neuem Filament verarbeitet. Durch diesen Recyclingprozess wird die Nachhaltigkeit von PLA weiter verbessert, da Abfälle minimiert und Ressourcen effizienter genutzt werden. Recyceltes PLA ist ideal für umweltbewusste Anwendungen, bei denen Abfallreduzierung im Fokus steht.
Welche Eigenschaften hat PLA?
Nachhaltigkeit
PLA wird aus nachwachsenden Rohstoffen wie Maisstärke oder Zuckerrohr hergestellt. Der biobasierte Ursprung von PLA ist einer der Hauptgründe, warum es in vielen Bereichen, insbesondere im Hobby und Prototypenbau, beliebt ist. PLA ist biologisch abbaubar, was es zu einer nachhaltigen Option im 3D Druck macht, insbesondere wenn der ökologische Fußabdruck eine Rolle spielt.
Temperaturbeständigkeit
Ein Schwachpunkt von PLA ist seine geringe Wärmebeständigkeit. Es beginnt bei etwa 60°C weich zu werden, was bedeutet, dass es für Anwendungen im Außenbereich oder in Umgebungen mit höheren Temperaturen weniger geeignet ist. Direkte Sonneneinstrahlung kann dazu führen, dass das Material schnell erweicht und sich verformt.
Mechanische Eigenschaften
PLA besitzt gute mechanische Eigenschaften, die es für viele einfache Anwendungen und Prototypen prädestinieren. Es hat eine gewisse Steifigkeit und Festigkeit, die für Bauteile, die keiner hohen Belastung ausgesetzt sind, vollkommen ausreichend ist.
UV Beständigkeit
Ein weiterer Schwachpunkt von PLA ist seine geringe UV Beständigkeit. Wenn es über einen längeren Zeitraum direktem Sonnenlicht ausgesetzt ist, kann es spröde werden und an Festigkeit verlieren.
Verarbeitbarkeit
PLA gilt als äußerst anwenderfreundliches Material. Es lässt sich bei relativ niedrigen Temperaturen um die 180–220°C einfach drucken und hat eine sehr geringe Neigung zum Verziehen, wodurch es besonders für Anfänger geeignet ist. Fast jeder handelsübliche FDM Drucker ist in der Lage, PLA ohne größere Probleme zu verarbeiten, was es zum idealen Einstiegsfilament macht.
Kann man Gewinde mit PLA 3D Drucken?
Ab einer Gewindegröße von M6 ist es möglich, sowohl Innen- als auch Außengewinde direkt im 3D Druckverfahren mit PLA herzustellen, insbesondere bei feiner Schichthöhe und reduzierter Druckgeschwindigkeit. Allerdings neigen im FDM Verfahren gedruckte Gewinde dazu, spröde zu sein und eine leicht raue Oberfläche aufzuweisen. Für Prototypen oder Testaufbauten, bei denen die Präzision weniger entscheidend ist, kann dies ausreichend sein.
Eine bewährte Alternative besteht darin, eine kleinere Bohrung für das Gewinde zu drucken und diese nachträglich auf das gewünschte Maß aufzubohren, um das Gewinde manuell zu schneiden. Für eine besonders gleichmäßige Oberfläche lässt sich der Gewindebohrer leicht erhitzen, wodurch das Material glatter und präziser nachbearbeitet werden kann.
Für Anwendungen, die eine hohe Stabilität erfordern, empfiehlt sich die Verwendung von Metallgewindeeinsätzen, die in das gedruckte Bauteil eingeschmolzen werden. Diese Einsätze, die in Größen von M2 bis M8 erhältlich sind, bieten eine deutlich höhere mechanische Belastbarkeit und sind die bessere Wahl, wenn dauerhafte und belastbare Verbindungen gefordert sind. (Diesen Service bieten wir an)
Lässt sich PLA lackieren?
Ja, PLA lässt sich problemlos lackieren. Für ein optimales Ergebnis empfiehlt es sich, das Bauteil zunächst mit einer Grundierung zu versehen, um eine bessere Haftung des Lacks zu gewährleisten. Um die typischen Schichtlinien und Rillen des 3D Drucks zu kaschieren, ist es ratsam, das Bauteil mit einer Spachtelmasse zu glätten. Anschließend kann es mit Sprühspachtel lackieren und geschliffen werden, um eine besonders glatte Oberfläche zu erzielen.
Die Vorarbeit ist hierbei entscheidend für ein perfektes Finish. Für eine langanhaltende und professionelle Lackierung empfiehlt es sich, das Bauteil mit einem 2K Lack in einer Sprühanlage zu beschixhten ein Service, den wir ebenfalls anbieten. Eine weitere Möglichkeit zur Verbesserung der Oberflächenqualität besteht darin, das PLA Bauteil mit einer dünnen Epoxidharzschicht zu überziehen. Dies sorgt für eine noch glattere und robustere Oberfläche.
Ist PLA biologisch abbaubar?
PLA ist unter bestimmten industriellen Bedingungen biologisch abbaubar, nämlich mit Temperatur und Druck sowie in speziellen Ablauf. Es ist ein weit verbreiteter Irrglaube, dass PLA sich einfach im Hauskompost oder in der freien Natur zersetzt. Im heimischen Umfeld ist PLA nicht kompostierbar. Es gibt jedoch ein alternatives Filament namens PHA, das tatsächlich kompostierbar ist und sich auch in der Natur ohne industrielle Nachbearbeitung zersetzt. PHA kann daher im Außenbereich verwendet werden und baut sich biologisch ab, wenn es in der Umwelt verbleibt.
Kann PLA recycelt werden?
Ja, PLA kann recycelt werden. Einige Hersteller nutzen Reste von PLA, die aus Brim, Stützmaterialien, fehlerhaften Drucken oder Bauteile die nicht mehr benötigt werden stammen. Diese Abfallmaterialien werden nach Farbe sortiert, zerkleinert und bearbeitet, um neues Filament herzustellen, das in Farbe und Qualität dem neu produzierten PLA entspricht. Durch diesen Recyclingprozess wird die Nachhaltigkeit von PLA weiter gefördert, indem Abfälle reduziert und Ressourcen effizienter eingesetzt werden. Recyceltes PLA eignet sich besonders für umweltbewusste Anwendungen, bei denen die Minimierung von Abfall im Vordergrund steht.
Ist PLA gesundheitsschädlich?
Grundsätzlich gilt PLA als unbedenklich, da es aus biologisch abbaubaren Materialien wie Maisstärke hergestellt wird. Jedoch ist Vorsicht geboten, insbesondere beim Einsatz in 3D Druckern. Während des Druckprozesses können Dämpfe und mikroskopisch kleine Partikel freigesetzt werden. In geringen Mengen kann der menschliche Körper diese Emissionen verarbeiten, jedoch sollte man das Einatmen der Dämpfe so weit wie möglich vermeiden. Besonders bei intensivem Gebrauch über längere Zeiträume zum Beispiel bei täglicher Nutzung über mehrere Stunden steigt das Risiko, gesundheitsschädliche Partikel aufzunehmen. Es empfiehlt sich daher geeignete Schutzmaßnahmen zu ergreifen. Dazu gehört der Einsatz eines Aktivkohlefilters und einer wirksamen Belüftung, um die freigesetzten Dämpfe und Partikel aus dem Raum zu entfernen.
Ein weiteres Risiko geht von den Zusätzen aus, die zunehmend dem PLA beigemischt werden, um bessere Druckergebnisse und eine höhere Druckgeschwindigkeit zu erzielen. Diese Additive können problematisch sein bei speziellen PLA Mischungen wie etwa mit Carbonfasern. Solche Fasern sind lungengängig und können gesundheitliche Schäden verursachen, wenn sie in größerer Menge eingeatmet werden.
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