Was ist PLA-Filament? Ratgeber für Einsteiger im 3D-Druck

Was ist PLA-Filament? Ein Ratgeber für Einsteiger zu Materialien für den 3D-Druck

PLA-Filamente im Überblick

PLA (Polylactid, Polymilchsäure) gehört zu den am häufigsten verwendeten Filamenten für 3D-Drucker und ist bekannt für seine Vielseitigkeit, die große Farbauswahl und seine ansprechende Optik. Besonders beliebt ist PLA bei allen, die hochwertige, farbintensive und optisch schöne 3D-Drucke wünschen. Dank der einfachen Handhabung ist es zudem eine ideale Wahl für Einsteiger, die mit dem 3D-Druck experimentieren möchten. Doch was macht PLA eigentlich zu einem der besten Filamente für den 3D-Druck?

Was ist PLA-Filament?

PLA-Filament ist ein umweltfreundliches 3D-Druck-Material aus organischen Rohstoffen wie Maisstärke und Zuckerrohr. Die Herstellung dieses thermoplastischen Monomers unterscheidet es von anderen Filamenten: Es nutzt Biomasse und ist daher nachhaltig und umweltfreundlich. PLA ist biologisch abbaubar, benötigt in der Herstellung 65 % weniger Energie als herkömmliche Kunststoffe und verursacht dabei 68 % weniger Treibhausgase. Außerdem enthält es keine Giftstoffe und ist damit eine sicherere Wahl für viele Druckanwendungen.

Wie wird PLA-Filament hergestellt?

PLA-Filament wird durch die Fermentation von Stärke aus Pflanzen wie Mais, Zuckerrohr oder Maniok gewonnen. Dabei werden die Rohstoffe in Milchsäure umgewandelt, aus der anschließend PLA entsteht. Das Filament lässt sich im Wesentlichen auf zwei Wegen herstellen: durch direkte Kondensationspolymerisation und durch ringöffnende Polymerisation (ROP).

Ringöffnende Polymerisation (ROP):

Bildung von Lactid (zyklisches Dimer): Die Milchsäure wird zunächst in einem Kondensationsprozess zu Lactid, einem zyklischen Dimer, umgewandelt.
Ringöffnende Polymerisation: Das Lactid wird, in der Regel mit einem Katalysator (meist auf Zinnbasis, etwa Zinn(II)-octoat), ringöffnend polymerisiert, wodurch PLA mit hoher Molmasse entsteht. Dieses Verfahren eignet sich ideal für die industrielle Großproduktion, da sich die Eigenschaften des PLA, etwa Kristallinität und mechanische Festigkeit, besser steuern lassen.

Kondensationspolymerisation:

Bildung von Milchsäure-Monomeren: Die Milchsäure wird durch Fermentation von Pflanzenzuckern (z. B. Glukose) gewonnen.
Kondensationsreaktion: Die Milchsäure-Monomere durchlaufen eine Kondensationsreaktion, bei der längere PLA-Ketten entstehen. Dieses Verfahren führt jedoch zu PLA mit geringerer Molmasse, da sich das als Nebenprodukt entstehende Wasser nur schwer vollständig entfernen lässt.

PLA-Filamente lassen sich außerdem durch Beimischung von Materialien wie Kupfer, Bambus, Bronze, Carbonfasern und weiteren individuell anpassen. Mit Holz im PLA wirken 3D-gedruckte Möbel zum Beispiel realistischer, während die Kombination mit Metall glänzende, stabile Drucke ergibt.

So drucken Sie mit PLA-Filament

Das Drucken mit PLA-Filament ist vergleichsweise einfach, besonders mit 3D-Druckern wie dem Creality Ender, FlashForge und Artillery, die sehr gut mit PLA zurechtkommen. Diese Faktoren sind für optimale Ergebnisse entscheidend:

Temperatur: Für eine gute Haftung zwischen den Schichten empfiehlt sich ein Temperaturbereich von 200-230°C. Vermeiden Sie zu hohe Temperaturen, da sie zu Verformungen des Drucks führen können.
Haftung auf dem Druckbett: Sorgen Sie für eine gute Haftung, indem Sie das Druckbett mit Isopropylalkohol reinigen, Haftmittel auftragen und die Betttemperatur bei etwa 60°C halten. Auch ein sauber nivelliertes Druckbett und eine geringere Druckgeschwindigkeit helfen.
Druckgeschwindigkeit: Für PLA sind 50 mm/s bis 100 mm/s ideal. Bei komplexen Modellen sind niedrigere Geschwindigkeiten besser, einfachere Modelle können schneller gedruckt werden.

Nachbearbeitung und Finish

Nach dem Druck sorgt die Nachbearbeitung für eine gepflegte Oberfläche. Sie umfasst mehrere Schritte:

Vorschleifen: Glätten Sie die Oberfläche mit Schleifpapier, einer Zange und einer Zahnbürste.
Schleifen: Verwenden Sie bei größeren Drucken Schleifpapier mit Körnung 120.
Glätten: Mit Ethylacetat lassen sich die Schichtlinien chemisch anlösen, sodass eine glänzende Oberfläche entsteht.
Lackieren: Sprühfarben sorgen für kräftige Farben; fixieren Sie den Druck beim Lackieren mit Malerkrepp.

Tipps für Fortgeschrittene und Fehlerbehebung beim Drucken mit PLA-Filament

Trotz der einfachen Handhabung kann es beim Drucken mit PLA zu Problemen kommen. Hier einige Tipps zur Fehlerbehebung:

Temperaturprobleme: Ändern Sie die Temperatur in 5°C-Schritten, wenn der Druck nicht richtig haftet oder es zu starkem Fadenziehen kommt.
Schlechte Haftung auf dem Druckbett: Nivellieren Sie das Druckbett, stellen Sie die Höhe der Düse nach und verwenden Sie Haftmittel wie blaues Klebeband oder PEI-Platten.
Fadenziehen: Prüfen Sie die Retraction-Einstellungen (Rückzug) und senken Sie die Extrudertemperatur, um Fadenziehen zu verhindern.
Warping: Erhöhen Sie die Betttemperatur und verwenden Sie Haftmittel, um Warping (Verzug) zu vermeiden.

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