Standardmaterial PLA

PLA - Polymilchsäure - ist mittlerweile wohl als das Standardmaterial im FDM-3D-Druck anzusehen, dies vor allem aufgrund der relativ unkomplizierten Druckbarkeit und der biologischen Abbaubarkeit. Aber auch die breite Palette der Zuschlagsstoffe, die Färbung und Finish beeinflussen, macht PLA als Druckmaterial interessant. 

Für die Filament-Hersteller ist es zudem ein recht einträgliches Geschäft. Das Basismaterial als Pellets liegt bei 2€ pro Kilogramm, in Faden gepreßt und auf eine Spule gewickelt bringt es zwischen 15 und 70 Euro pro Kilogramm.

Die angebotenen Materialqualitäten schwanken teils erheblich, vor allem im Bereich der günstigen "Sorten". Wichtige Qualitätsmerkmale der PLA-Filamente sind die gleichbleibende Dicke, die torsionsfreie Wicklung auf der Spule sowie die sachgerechte Verpackung und Lagerung.

Die Drucktemperaturen für den PLA-Druck hängen stark von der jeweiligen Mischung und den Zuschlagsstoffen ab, hier sind Temperaturen zwischen 160 und 240 Grad C zu beobachten.

PLA druckt maßhaltig, eine Schrumpfung des Materials durch den Druckprozeß ist vernachlässigbar gering. Die Haftung selbst auf kaltem Druckbett ist ebenfalls sehr gut, was die Verarbeitung deutlich vereinfacht.

Für den Druck selbst ist die erste Aufgabe im Grunde immer, herauszufinden welche Temperatur die jeweilige PLA-Sorte benötigt - die Ermittlung des "sweet spots", bei dem das Material nicht aus der Düse läuft oder übermäßig Fäden zieht, aber dennoch zuverlässig und fest laminiert, also sich mit der jeweils darunter liegenden Lage verbindet. Dieser Temperaturbereich ist zwar für viele Filamente ähnlich, aber eben nicht identisch. Zudem ist die eingestellte Temperatur im Heizblock nicht die Temperatur mit der das Filament "aufgelegt" wird, je nach Materialfluß ist es da ein paar Grad kühler.

Ist das  Filament erst einmal aufgelegt, muß es möglichst schnell unter die Glastemperatur gekühlt werden, ansonsten bleibt es weich und hält die Form nicht - ein Lüfter ist unverzichtbar, je gezielter der das Bauteil kühlt desto besser funktioniert der Druck. Bleibt das Bauteil weich, kann man nur noch die Druckgeschwindigkeit reduzieren.

Beim Anycubic Prusa I3 ist am Extruderwagen ein Radiallüfter mit einer Düse verbaut, die den Luftstrom direkt auf die Düse richtet. Die Kühlung funktioniert dadurch ziemlich gut, eine Lüftergeschwindigkeit von 50% hat sich in relativ kühler Umgebung bewährt.

Als Druckunterlage hat sich für PLA auf kaltem Druckbett das sog. "Blue Tape" bewährt. Es ist leicht aufzuziehen, am besten auf die warme Druckplatte, wirft keine Blasen das Modell läßt sich auch leicht wieder von der kalten Druckplatte lösen. Auf gewärmter Platte würde ich es nicht empfehlen, hier haftet das PLA so gut, dass es sich nur schwer wieder von der Druckplatte löst.

Die Unterseite des Modells gerät dabei allerdings eher stumpf, bei vielen Modellen stört das nicht, aber wenn doch - PLA druckt sich auch ganz anständig auf Glas. Dann allerdings temperiert, 50 Grad funktionieren bei mir gut. Die Platte muß gut ausgerichtet sein, die erste Lage kann man hier schon etwas dicker einstellen - wichtig ist, dass sie gut läuft, leicht "aufgedrückt". Wenn doch mal etwas Haftvermittler vonnöten ist, UHU 3-in-1 Sprühkleber mit einer Cutter-Klinge sehr dünn aufgetragen
hat sich bei mir bewährt, Prittstift eher weniger. Den Kleber bekommt man mit Aceton recht gut wieder weg. 

Unterlagen wie Buildtak oder eine speziell beschichtete Dauerdruckplatte lohnen sich eher nicht. Man muß doch gelegentlich mal mit einer scharfen Kante einen Filamentrest von der Platte entfernen, früher oder später bleiben dabei Spuren zurück. 

Die Nachbearbeitung von PLA ist grundsätzlich möglich, mit feiner Feile oder Sandpapier kann man schon einiges retten, zur Beseitigung von Fäden ist auch eine scharfe Klinge hilfreich. Das Oberflächenfinish ist dabei jedoch meist unrettbar verloren, die Oberfläche wird stumpf. Da hilft dann nur grundieren und lackieren, was aber bei PLA problemlos möglich ist.

Von den Materialeigenschaften her ist PLA ein typischer "Modellbaustoff" für Modelle ohne große Belastung. Für Bauteile mit Funktion kann man es auch schon einsetzen, wenn man bei der Konstruktion und beim Druck beachtet, dass der Filamentverlauf längs zur Belastungsrichtung läuft. Die Elastizität eines mit PLA gedruckten Bauteils ist sehr gering und bei Temperaturen über 50 Grad beginnt es sich zu verformen. Bis zur Bruchgrenze ist es allerdings recht zäh und hält je nach Konstruktion schon einiges aus.