Polylactic Acid

Polymelkzuur, beter bekend onder de afkorting PLA (Polylactic Acid), is zonder twijfel het meest gebruikte filament in de wereld van FDM 3D-printen. Voor de meeste gebruikers is dit het materiaal waarmee de hobby begint, en voor velen blijft het de favoriete keuze. Maar wat maakt dit materiaal zo populair? In tegenstelling tot traditionele plastics die uit aardolie gemaakt worden (zoals ABS), is PLA een thermoplastische polyester die gewonnen wordt uit hernieuwbare, plantaardige grondstoffen. Denk daarbij aan maïszetmeel, suikerriet of tapiocawortels. Dat geeft het materiaal niet alleen een groener imago, maar zorgt ook voor unieke eigenschappen tijdens het smeltproces.

Mechanische eigenschappen: stijf maar bros

Een vaak gehoord misverstand is dat PLA ‘zwak’ zou zijn omdat het makkelijk te printen is. In werkelijkheid is PLA een van de stijfste materialen die u kunt printen. Het heeft een zeer hoge treksterkte, wat betekent dat het niet snel uitrekt of vervormt onder belasting. Een massief geprint blok PLA is bijzonder hard.

De keerzijde van die stijfheid is de brosheid. PLA heeft weinig ‘rek bij breuk’. Waar materialen zoals PETG of ABS nog wat meegeven als ze overbelast worden, zal PLA plots knappen of versplinteren. Daardoor is het minder geschikt voor onderdelen die voortdurend onder mechanische spanning staan, zoals klikverbindingen (snap-fits) of scharnieren die vaak moeten buigen. Voor statische objecten is het dan weer moeilijk te kloppen.

Printbaarheid en instellingen

De grootste troef van PLA is hoe vergevingsgezind het materiaal is. Het heeft een relatief laag smeltpunt en vloeit vlot. Daardoor kunt u met erg hoge snelheden printen zonder detailverlies.

• Temperatuur: De nozzletemperatuur ligt doorgaans tussen 190°C en 220°C. Een verwarmd bed (Heated Bed) is niet strikt noodzakelijk, maar wordt wel aangeraden (rond 50°C-60°C) om de eerste laag mooi vlak te houden.
• Koeling: PLA houdt van koeling. Voor de strakste resultaten, zeker bij overhangende delen en bruggetjes (bridging), zet u de part-cooling fan best op 100%. Zo stolt het plastic meteen zodra het de nozzle verlaat.
• Krimp: PLA krimpt nauwelijks tijdens het afkoelen. Daardoor hebt u zelden last van ‘warping’ (het kromtrekken van de hoeken), zelfs niet bij grote modellen die het volledige printbed vullen.

Varianten en esthetiek

Omdat PLA zo makkelijk te verwerken is, gebruiken fabrikanten het als basis voor tal van exotische blends (composieten):

• PLA+ / Tough PLA: Dit zijn blends met toevoegingen die de brosheid verminderen. Ze zijn taaier en beter bestand tegen schokken dan standaard PLA, waardoor ze dichter aanleunen bij de eigenschappen van ABS.
• Silk / Zijde: Door elastomeren toe te voegen krijgt het filament een extreme glans die het licht reflecteert. Dat verbergt de printlaagjes (layer lines) en geeft een chique uitstraling.
• Wood / Metaal / Steen: PLA kan gevuld worden met tot wel 40% houtvezels, koperpoeder of steengruis. Het print als plastic, maar voelt, ruikt en oogt na het schuren als het natuurlijke materiaal.

De achilleshiel: hittebestendigheid

Er is één domein waarin PLA tekortschiet: temperatuur. PLA heeft een zogenaamde ‘Glass Transition Temperature’ (glasovergangstemperatuur) van ongeveer 55°C tot 60°C. Boven die temperatuur wordt het materiaal zacht en rubberachtig. Een PLA-print die in de zomer op het dashboard van een auto ligt, zal onvermijdelijk smelten en vervormen. Ook een behuizing voor elektronica die warm wordt, kan haar vorm verliezen. Voor buitengebruik of functionele onderdelen in warme omgevingen is PLA dus niet geschikt.

Duurzaamheid en recyclage

Hoewel PLA ‘biodegradable’ (biologisch afbreekbaar) genoemd wordt, betekent dat niet dat u het zomaar in de natuur of op de composthoop in de tuin kunt gooien. PLA breekt alleen af onder industriële composteeromstandigheden (hoge temperatuur, specifieke vochtigheid en enzymen). In de natuur kan het tientallen jaren duren voor het vergaat. Gooi PLA-afval daarom altijd bij het restafval, tenzij u toegang hebt tot gespecialiseerde recyclage.