Как закалялся ПЛА: повышение термостойкости материалов для 3D-печати за счет термической обработки

Как известно даже начинающим печатникам, у ПЛА-пластика имеется один очень важный недостаток – низкая термостойкость. Есть, правда, один секрет: улучшить свойства можно с помощью простой термической обработки.

В обычной форме 3D-печатный ПЛА-пластик выдерживает температуру порядка 60°С, после чего начинает размягчаться. Не лучший вариант для кофейников. Очень жаль, ведь этот полимер отличается довольно низким коэффициентом трения и высокой жесткостью, а потому неплохо подходит для 3D-печати элементов механизмов. Нужно лишь как-то повысить порог тепловой деформации, и такая методика существует: процедура называется «отжигом» (или «закаливанием» в разговорном лексиконе печатников) и заключается в нагревании готовых изделий выше точки размягчения.

Да, звучит контринтуитивно, но нагрев помогает снимать остаточное напряжение и приводит к рекристаллизации с повышением температуры тепловой деформации. Главное же – не растопить модель, ведь для отжига изделие необходимо нагреть примерно до 100-110°С. А вот если все получится, то после охлаждения ПЛА будет размягчаться уже не при 60°С, а при 85°С и даже выше.

Многое зависит от используемого филамента. Дело в том, что во время отжига обычный ПЛА-пластик вполне может продемонстрировать усадку до 3%, что неизбежно приведет к деформации изделия, а это не очень хорошо, особенно если речь идет о механических деталях. Впрочем, уже несколько производителей предлагают филаменты из модифицированного ПЛА-пластика с расчетом именно на отжиг. Свои версии представили 3D-Fuel и ProtoPlant, а теперь ассортимент пополнился вариантом от Formfutura под названием Volcano PLA.

Как и обычный полилактид, этот материал теряет прочность при нагревании до 50-60°С или около того, но после термической обработки способен выдерживать температуры свыше 95°С. Главная особенность заключается в низкой усадке при отжиге, не превышающей 0,3%. То есть на порядок ниже, чем у обычного полилактида. Процедура «закаливания» весьма проста и не требует каких-либо особых приспособлений: изделие помещается в прогретую до 110°С духовку и выдерживается от двадцати минут до одного часа в зависимости от размера и плотности наполнения. А кое-кто вообще предпочитать не печь, а варить.

В целом, отжиг рекомендуется проводить как можно быстрее, чтобы минимизировать усадку, а потому духовку следует прогревать заранее и размещать детали на металлической подставке или простой кухонной фольге ради повышения теплопроводности субстрата. С другой стороны, высокая степень наполнения хоть и продлит процесс, но будет мешать возникновению деформаций. Здесь уже необходимо искать оптимальный баланс. Чтобы навесные элементы не просели, желательно удалять поддержки, если таковые имеются, уже после термической обработки. После отжига необходимо дать изделию время на охлаждение. Здесь уже спешить не стоит: выключите духовку и оставьте печь закрытой, пока температура не упадет до комнатной.

Стоит специализированный Volcano PLA достаточно дорого: одна катушка весом 750 г нетто обойдется в €30,17, а 50-граммовые пробники доступны за €3,71. Более крупные катушки, массой вплоть до 8 кг выйдут дешевле в пересчете на грамм. Филамент доступен в диаметрах 1,75 и 2,85 мм и двух цветах – белом и черном. Дополнительная информация доступна на сайте компании-производителя, а пока предлагаем небольшое видео, объясняющее и демонстрирующее процесс термической обработки. И нет, лучше из такого кофейника не пить, так как материал не имеет пищевой сертификации:

От редакции: спасибо за наводку Виталию (Fox104)

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.