فیلامنت PLA پلاس چیست؟ جامعترین بررسی
نویسنده : ادمین فیلاسنتر
نویسنده مقاله با این امید آن را نوشته که برای شما کارآمد باشد. اگر اینگونه بود به ما امتیاز بدهید و نظر خود را زیر آن ثبت کنید که تنها دلگرمی ماست برای اشتراگ گذاری از دکمه های اشتراک گذاری نیز میتوانید استفاده کنید.
فیلامنت PLA پلاس چیست؟ جامعترین بررسی تخصصی خواص، مقاومتها، کاربردها، محدودیتها و نکات مهندسی PLA+
فیلامنت PLA پلاس به پرفروشترین فیلامنت چاپ سهبعدی تبدیل شده است
اگر بخواهیم تنها یک متریال را نام ببریم که بیشترین تأثیر را در فراگیر شدن چاپ سهبعدی FDM در جهان داشته، بدون تردید آن متریال PLA است. اما با گسترش استفاده از پرینترهای سهبعدی، نیاز کاربران نیز تغییر کرد. دیگر هدف فقط چاپ یک ماکت یا قطعه نمایشی نبود. کاربران به دنبال قطعاتی بودند که علاوه بر کیفیت ظاهری مناسب، در دنیای واقعی نیز قابل استفاده باشند؛ قطعاتی که در برابر ضربه مقاومت بیشتری داشته باشند، هنگام مونتاژ نشکنند، در حین استفاده ترک نخورند و عملکرد مکانیکی بهتری ارائه دهند.
همین نیاز باعث شد نسل جدیدی از PLA با نام PLA Plus یا PLA+ توسعه پیدا کند.
PLA Plus در واقع نسخه مهندسیشده PLA است. متریالی که سادگی چاپ PLA را حفظ کرده اما در بسیاری از شاخصهای مکانیکی، عملکردی به مراتب بهتر ارائه میدهد. امروزه PLA Plus یکی از پرمصرفترین فیلامنتهای جهان در صنایع نمونهسازی، رباتیک، معماری، آموزش، طراحی محصول، ساخت قطعات کاربردی و حتی برخی کاربردهای نیمهصنعتی محسوب میشود.
در این مقاله از فیلاسنتر، نمایندگی رسمی فیلامنت ایرانی ایکستروژن، قصد داریم PLA Plus را نه از دیدگاه تبلیغاتی، بلکه از دیدگاه مهندسی مواد، شیمی پلیمر و تجربه عملی چاپ سهبعدی بررسی کنیم.
فیلامنت PLA پلاس دقیقاً چیست؟
PLA Plus یا PLA+ نسخه اصلاحشده پلیلاکتیک اسید (Polylactic Acid) است.
پلیلاکتیک اسید یک پلیمر ترموپلاستیک زیستپایه است که از منابع تجدیدپذیر مانند:
- نشاسته ذرت
- نیشکر
- چغندر قند
- سایر منابع گیاهی
تولید میشود.
PLA استاندارد مزایای فراوانی دارد:
- چاپ بسیار آسان
- کیفیت سطح عالی
- حداقل تاببرداشتگی
- بوی بسیار کم
- سازگاری با اکثر پرینترهای سهبعدی
اما در کنار این مزایا، نقاط ضعفی نیز دارد:
- شکنندگی نسبتاً زیاد
- مقاومت ضربه محدود
- مقاومت حرارتی پایین
- دوام کمتر در شرایط محیطی سخت
برای رفع این محدودیتها، تولیدکنندگان با استفاده از افزودنیهای پلیمری و اصلاحکنندههای ساختاری، PLA Plus را توسعه دادند.
این افزودنیها معمولاً شامل:
- Impact Modifier
- Toughening Agent
- Heat Stabilizer
- Processing Aid
- Chain Modifier
هستند.
نتیجه این اصلاحات، متریالی است که همچنان چاپ آسان PLA را حفظ میکند اما در بسیاری از کاربردها عملکردی نزدیکتر به پلیمرهای مهندسی ارائه میدهد.
فیلامنت PLA پلاس چگونه تولید میشود؟
تولید PLA Plus صرفاً مخلوط کردن چند افزودنی با PLA نیست.
فرمولاسیون PLA Plus یکی از مهمترین اسرار فنی هر تولیدکننده محسوب میشود.
در فرآیند تولید:
- رزین پایه PLA انتخاب میشود.
- افزودنیهای مقاومکننده به ترکیب افزوده میشوند.
- مواد در اکسترودرهای دوپیچه ترکیب میشوند.
- کامپاند تولید شده به گرانول تبدیل میشود.
- گرانولها مجدداً در خط تولید فیلامنت اکسترود میشوند.
- قطر فیلامنت بهصورت لحظهای کنترل میشود.
- محصول نهایی پس از تستهای کنترل کیفیت بستهبندی میشود.
کیفیت واقعی PLA Plus تا حد زیادی به دقت این فرآیند وابسته است.
چرا PLA Plus محبوب شده است؟
پاسخ کوتاه است:
زیرا در بسیاری از پروژهها بهترین تعادل ممکن را ایجاد میکند.
اگر PLA را بسیار شکننده بدانیم و ABS را دشوار برای چاپ، PLA Plus دقیقاً در نقطهای میان این دو قرار میگیرد.
به همین دلیل بسیاری از کاربران حرفهای در بیش از 70 درصد پروژههای روزمره خود از PLA Plus استفاده میکنند.
مهمترین ویژگیهای فیلامنت PLA Plus
کیفیت چاپ فوقالعاده
PLA Plus همچنان یکی از بهترین متریالها از نظر کیفیت ظاهری محسوب میشود.
سطوح چاپ شده معمولاً:
- صاف
- یکنواخت
- براق
- دقیق
هستند.
این ویژگی باعث شده PLA Plus در ساخت ماکتها، فیگورها، قطعات نمایشی و نمونههای اولیه بسیار محبوب باشد.
حداقل تاببرداشتگی
یکی از مشکلات رایج در ABS و برخی پلیمرهای مهندسی، Warp یا تاببرداشتگی است.
PLA Plus تقریباً کمترین میزان تاببرداشتگی را در میان فیلامنتهای رایج دارد.
به همین دلیل حتی قطعات بزرگ نیز معمولاً بدون مشکل چاپ میشوند.
چاپ آسان
بیشتر پرینترهای سهبعدی بازار بدون هیچ تغییر خاصی قادر به چاپ PLA Plus هستند.
این موضوع باعث شده PLA Plus به انتخاب اول کاربران مبتدی و حرفهای تبدیل شود.
چسبندگی لایه بهتر
در بسیاری از فرمولاسیونها، PLA Plus چسبندگی بین لایهای بهتری نسبت به PLA معمولی دارد.
این موضوع مستقیماً روی استحکام قطعه تأثیر میگذارد.
مشخصات فنی فیلامنت PLA Plus
| ویژگی | مقدار تقریبی |
| چگالی | 1.22 تا 1.27 g/cm³ |
| استحکام کششی | 50 تا 70 MPa |
| مدول یانگ | 2500 تا 3500 MPa |
| ازدیاد طول تا شکست | 5 تا 15 درصد |
| مقاومت ضربه | 5 تا 12 kJ/m² |
| جذب رطوبت | پایین |
| دمای نرمشدگی | 55 تا 65 درجه |
| HDT | 60 تا 75 درجه |
| جمعشدگی | کمتر از 0.5 درصد |
مقاومت کششی PLA Plus
استحکام کششی یکی از مهمترین پارامترهای مهندسی مواد است.
PLA Plus معمولاً استحکامی بین 50 تا 70 مگاپاسکال دارد که برای بسیاری از کاربردهای صنعتی سبک و نیمهصنعتی کافی است.
این ویژگی باعث میشود قطعاتی مانند:
- براکتها
- هولدرها
- اتصالات
- قطعات مونتاژی
- تجهیزات آزمایشگاهی
به راحتی با PLA Plus تولید شوند.
مقاومت PLA Plus در برابر ضربه
شکنندگی مهمترین ضعف PLA استاندارد بود.
PLA Plus با هدف رفع همین مشکل توسعه پیدا کرد.
در تستهای ضربه، PLA Plus معمولاً عملکردی بین 30 تا 100 درصد بهتر از PLA معمولی نشان میدهد.
این به معنای:
- کاهش احتمال ترک
- کاهش شکست ناگهانی
- افزایش دوام قطعه
است.
مقاومت PLA Plus در برابر خستگی مکانیکی
خستگی مکانیکی زمانی رخ میدهد که قطعه بارها تحت تنشهای تکراری قرار گیرد.
PLA Plus نسبت به PLA عملکرد بهتری دارد اما هنوز نمیتوان آن را در سطح Nylon یا پلیمرهای مهندسی پیشرفته دانست.
برای قطعاتی که دائماً خم میشوند یا تحت سیکلهای مکرر بارگذاری قرار میگیرند، مواد مهندسی گزینه مناسبتری هستند.
مقاومت PLA Plus در برابر سایش و اصطکاک
یکی از اشتباهات رایج، استفاده از PLA Plus برای قطعات اصطکاکی است.
اگرچه مقاومت سایشی PLA Plus از PLA معمولی بهتر است اما همچنان برای قطعاتی مانند:
- یاتاقان
- بوش
- چرخدنده صنعتی
- قطعات انتقال قدرت
ایدهآل نیست.
کاربردهای مناسب:
- قابها
- جعبهها
- براکتها
- قطعات ثابت
- تجهیزات نگهدارنده
کاربردهای نامناسب:
- چرخدندههای تحت بار
- ریلهای سایشی
- یاتاقانها
- قطعات با اصطکاک دائمی
مقاومت PLA Plus در برابر آب و رطوبت
PLA Plus ضدآب نیست.
اما این موضوع به معنای حل شدن آن در آب نیست.
قطعات PLA Plus میتوانند:
- در محیط مرطوب کار کنند.
- در معرض باران قرار بگیرند.
- شستشو شوند.
اما غوطهوری دائمی در آب یا محیطهای بسیار مرطوب میتواند در بلندمدت خواص مکانیکی را کاهش دهد.
مقاومت PLA Plus در برابر حرارت
یکی از محدودیتهای اصلی PLA Plus مقاومت حرارتی آن است.
اغلب گریدهای PLA Plus در حدود 55 تا 65 درجه سانتیگراد شروع به نرم شدن میکنند.
بنابراین استفاده از آن در موارد زیر توصیه نمیشود:
- داخل خودرو در تابستان
- نزدیکی موتور
- محیطهای صنعتی گرم
- قطعات تحت بار و حرارت همزمان
مقاومت در برابر نور خورشید و اشعه UV
اشعه فرابنفش یکی از عوامل اصلی تخریب پلیمرها است.
PLA Plus نیز از این قاعده مستثنی نیست.
قرارگیری طولانیمدت در برابر نور خورشید میتواند موجب:
- کاهش استحکام
- تغییر رنگ
- افزایش شکنندگی
- افت عمر قطعه
شود.
برای استفاده دائمی در فضای باز، PETG و بهویژه ASA گزینههای بهتری محسوب میشوند.
مقاومت شیمیایی PLA Plus
در پروژههای صنعتی، مقاومت شیمیایی گاهی مهمتر از استحکام مکانیکی است.
مقاومت در برابر استون
یکی از بزرگترین باورهای اشتباه در اینترنت فارسی این است که PLA Plus را میتوان مانند ABS با استون پرداخت کرد.
این موضوع صحیح نیست.
استون حلال مؤثری برای PLA Plus محسوب نمیشود و معمولاً:
- سطح را به خوبی صاف نمیکند.
- باعث جوش خوردن لایهها نمیشود.
- ممکن است ساختار قطعه را تضعیف کند.
بنابراین پرداخت PLA Plus با استون توصیه نمیشود.
مقاومت در برابر تینر
تینرهای فوری حاوی حلالهای تهاجمی هستند.
تماس PLA Plus با تینر میتواند موجب:
- نرم شدن سطح
- ایجاد ترک
- کاهش استحکام
- تغییر ابعاد
شود.
بنابراین تینر ابزار مناسبی برای پرداخت PLA Plus نیست.
مقاومت در برابر الکل
PLA Plus در برابر اتانول و ایزوپروپیل الکل مقاومت خوبی دارد.
به همین دلیل IPA یکی از بهترین گزینهها برای تمیز کردن قطعات چاپشده است.
مقاومت در برابر روغن
در برابر اغلب روغنهای صنعتی و روانکارها مقاومت مناسبی دارد.
مقاومت در برابر بنزین
در تماس کوتاه معمولاً مشکلی ایجاد نمیشود اما تماس بلندمدت توصیه نمیشود.
مقاومت در برابر اسیدها و بازها
در برابر اسیدها و بازهای ضعیف عملکرد قابل قبولی دارد اما تماس طولانی با مواد شیمیایی قوی میتواند موجب تخریب تدریجی پلیمر شود.
مقاومت در برابر کلروفرم
کلروفرم یکی از معدود حلالهایی است که میتواند PLA و PLA Plus را حل کند.
به همین دلیل در برخی محیطهای تحقیقاتی از بخار کلروفرم برای صاف کردن سطح PLA استفاده میشود.
اما باید به چند نکته مهم توجه کرد:
- کلروفرم بسیار سمی است.
- بخارات آن خطرناک هستند.
- نیاز به تجهیزات ایمنی تخصصی دارد.
- استفاده خانگی از آن به هیچ عنوان توصیه نمیشود.
از نظر علمی PLA Plus با کلروفرم قابل پرداخت است اما از نظر عملی و ایمنی، این روش برای کاربران عمومی مناسب نیست.
بهترین روش پرداخت قطعات PLA Plus
برخلاف ABS که پرداخت شیمیایی آن رایج است، PLA Plus عمدتاً به روشهای مکانیکی پرداخت میشود.
سنبادهکاری
رایجترین روش:
220 → 400 → 800 → 1200
پرایمر
استفاده از پرایمرهای خودرویی میتواند خطوط لایه را تقریباً به طور کامل محو کند.
رنگآمیزی
PLA Plus سازگاری بسیار خوبی با رنگهای اکریلیک و صنعتی دارد.
پوشش اپوکسی
رزین اپوکسی یکی از بهترین روشها برای دستیابی به سطحی کاملاً صاف و حرفهای است.
مزایا:
- حذف خطوط لایه
- افزایش براقیت
- افزایش مقاومت سطح
رزین UV
برای قطعات ظریف و تزئینی گزینه بسیار مناسبی محسوب میشود.
پولیش مکانیکی
در قطعات نمایشی میتوان به سطحی نزدیک به قطعات تزریق پلاستیک دست یافت.
آیا PLA Plus برای مواد غذایی مناسب است؟
این سوال یکی از حساسترین موضوعات در صنعت چاپ سهبعدی است.
پاسخ کوتاه:
خود PLA لزوماً مشکلساز نیست، اما قطعه چاپشده الزاماً Food Safe نیست.
علت:
- خطوط لایه
- حفرات میکروسکوپی
- تجمع باکتری
- آلودگی نازل
- افزودنیهای رنگی
بنابراین استفاده مستقیم از قطعات PLA Plus برای تماس دائمی با مواد غذایی توصیه نمیشود مگر اینکه فرآیند تولید و پوششدهی تحت استانداردهای مشخص انجام شده باشد.
آیا PLA Plus برای محصولات بهداشتی مناسب است؟
برای تولید:
- مدلهای پزشکی
- ابزارهای آموزشی
- ماکتهای آناتومی
- تجهیزات نمایشی
بسیار مناسب است.
اما برای:
- تجهیزات استریل پزشکی
- ابزارهای جراحی
- ایمپلنتها
- محصولات دارای الزامات پزشکی
مناسب نیست.
دمای چاپ PLA Plus
تنظیمات متداول:
| پارامتر | مقدار |
| دمای نازل | 200 تا 230 درجه |
| دمای بستر | 50 تا 60 درجه |
| سرعت چاپ | 40 تا 120 mm/s |
| فن | 80 تا 100 درصد |
PLA Plus با چه دستگاههایی چاپ میشود؟
تقریباً تمام پرینترهای FDM بازار:
- Creality
- Bambu Lab
- Anycubic
- Flashforge
- Qidi
- Raise3D
- Elegoo
- Artillery
قادر به چاپ PLA Plus هستند.
کاربردهای صنعتی PLA Plus
امروزه PLA Plus در طیف گستردهای از صنایع استفاده میشود:
- نمونهسازی سریع
- معماری
- طراحی صنعتی
- رباتیک
- پزشکی آموزشی
- آموزش
- الکترونیک
- ساخت جیگ و فیکسچر
- قطعات سفارشی
- تجهیزات نمایشگاهی
- ماکتهای مهندسی
- توسعه محصول
تستهای تخصصی کیفیت PLA Plus
فیلامنت حرفهای باید تحت آزمونهای زیر قرار گیرد:
ASTM D638 یا تست کشش
ASTM D256 یا تست ضربه
ASTM D648 یا تست HDT
ASTM D1238 یا تست MFI
Layer Adhesion Test یا بررسی استحکام بین لایهها
Diameter Tolerance Test یا بررسی تلرانس قطر
Ovality Test یا بررسی گردی فیلامنت
Moisture Absorption Test یا بررسی جذب رطوبت
Color Consistency Test یا بررسی یکنواختی رنگ
Printability Test یا بررسی پایداری چاپ
چرا فیلامنت PLA Plus ایکستروژن؟
در نهایت کیفیت یک فیلامنت فقط به فرمول مواد اولیه وابسته نیست. کنترل فرآیند تولید، دقت اکستروژن، پایداری قطر، یکنواختی رنگ، کنترل رطوبت و بستهبندی صحیح نیز نقش تعیینکنندهای دارند.
فیلامنت PLA Plus ایکستروژن با تمرکز بر همین اصول تولید میشود تا کاربر بتواند بدون نگرانی از نوسان قطر، گرفتگی نازل یا افت کیفیت چاپ، نتایجی پایدار و قابل اعتماد به دست آورد.
فیلاسنتر به عنوان نمایندگی رسمی فیلامنت ایرانی ایکستروژن، این محصولات را با پشتیبانی تخصصی و تضمین اصالت در اختیار کاربران خانگی، حرفهای و صنعتی قرار میدهد.
جمعبندی نهایی
PLA Plus را میتوان موفقترین تکامل PLA در صنعت چاپ سهبعدی دانست. متریالی که چاپ آسان، کیفیت سطح بالا، دقت ابعادی مناسب و مقاومت مکانیکی مطلوب را در کنار یکدیگر ارائه میدهد. این فیلامنت اگرچه برای محیطهای بسیار گرم، کاربردهای اصطکاکی سنگین یا تماس دائمی با مواد شیمیایی تهاجمی طراحی نشده است، اما برای بخش عمدهای از پروژههای چاپ سهبعدی بهترین توازن میان کیفیت، استحکام، قیمت و سهولت چاپ را فراهم میکند.
به همین دلیل است که امروزه PLA Plus نه فقط یک انتخاب برای مبتدیان، بلکه یکی از پرکاربردترین متریالهای مورد استفاده مهندسان، طراحان صنعتی، تولیدکنندگان و متخصصان چاپ سهبعدی در سراسر جهان محسوب میشود.