PLA یا PLA+؟ بررسی تفاوت استحکام، مقاومت حرارتی و کیفیت سطح

PLA چیست؟

PLA مخفف Polylactic Acid و نام یک پلیمر ترموپلاستیک است که در پرینت سه‌بعدی FDM کاربرد گسترده‌ای دارد. این ماده به دلیل سهولت استفاده، رفتار نسبتاً پایدار هنگام چاپ و امکان تولید قطعات با جزئیات مناسب، هم برای کاربران مبتدی و هم برای کاربران حرفه‌ای گزینه‌ای شناخته‌شده محسوب می‌شود. هنگام خرید فیلامنت PLA، معمولاً کاربرد قطعه و میزان مقاومت موردنیاز از عوامل مهم انتخاب هستند. فیلامنت PLA معمولاً برای ساخت مدل‌های دکوراتیو، ماکت‌های معماری، قطعات آموزشی، نمونه‌های اولیه و محصولاتی که تحت فشار مکانیکی یا حرارت زیادی قرار نمی‌گیرند استفاده می‌شود.

این متریال در بسیاری از شرایط امکان تولید قطعاتی با سطح صاف و جزئیات دقیق را فراهم می‌کند. یکی از مزایای مهم PLA، آسان بودن تنظیمات چاپ در مقایسه با برخی مواد مهندسی است. در بسیاری از موارد، برای چاپ این فیلامنت به محفظه بسته یا تجهیزات تخصصی نیاز نیست؛ البته تنظیمات نهایی به مشخصات محصول و قابلیت‌های دستگاه بستگی دارد. همچنین با استفاده از روش‌های صاف کردن پرینت‌های سه‌بعدی PLA می‌توان ناهمواری‌های سطح قطعات چاپ‌شده را کاهش داد. با وجود این مزایا، PLA معمولی محدودیت‌هایی نیز دارد. برخی از فرمولاسیون‌های آن در برابر ضربه یا خم شدن ناگهانی شکننده هستند و مقاومت حرارتی آن برای بسیاری از کاربردهای دمای بالا کافی نیست. به همین دلیل، هنگام انتخاب این ماده باید شرایط واقعی استفاده از قطعه را در نظر گرفت.

PLA+ چیست؟

PLA+ یا PLA Plus عنوانی است که تولیدکنندگان برای معرفی برخی فرمولاسیون‌های اصلاح‌شده PLA استفاده می‌کنند. برخلاف نام PLA، عبارت PLA+ یک استاندارد فنی واحد با ترکیب و ویژگی‌های ثابت نیست. تولیدکنندگان ممکن است با تغییر فرمولاسیون یا استفاده از افزودنی‌های مختلف، بعضی از ویژگی‌های فیلامنت را بهبود دهند. در بسیاری از محصولات PLA+، هدف افزایش چقرمگی، بهبود مقاومت در برابر ضربه یا کاهش احتمال شکست ناگهانی قطعه است. برخی محصولات نیز ممکن است از نظر رفتار هنگام چاپ، کیفیت سطح یا اتصال بین لایه‌ها ویژگی‌های متفاوتی داشته باشند.

نکته مهم این است که PLA+ تولیدشده توسط دو برند مختلف الزاماً عملکرد یکسانی ندارد. حتی ممکن است یک PLA+ در برابر ضربه عملکرد مناسبی داشته باشد، اما از نظر مقاومت حرارتی تفاوت چشمگیری با PLA معمولی نداشته باشد. بنابراین هنگام خرید PLA+ بهتر است به نام محصول اکتفا نکنید و اطلاعات فنی سازنده را بررسی کنید. مشخصاتی مانند مقاومت کششی، ازدیاد طول هنگام شکست، مقاومت ضربه، دمای تغییر شکل حرارتی و محدوده دمای چاپ می‌توانند اطلاعات دقیق‌تری درباره عملکرد واقعی فیلامنت ارائه دهند.

تفاوت PLA و PLA+

تفاوت اصلی PLA و PLA+ به فرمولاسیون آن‌ها و ویژگی‌هایی برمی‌گردد که تولیدکننده قصد بهبودشان را داشته است. PLA معمولی اغلب به دلیل سهولت چاپ، کیفیت سطح مناسب و هزینه قابل‌قبول انتخاب می‌شود؛ درحالی‌که PLA+ در بسیاری از محصولات با هدف افزایش چقرمگی و مقاومت در برابر شکست عرضه می‌شود.

بااین‌حال، نمی‌توان گفت PLA+ در تمام ویژگی‌ها از PLA بهتر است. برای مثال، هر دو فیلامنت ممکن است جزئیات ظریف و سطح مناسبی ایجاد کنند، اما از نظر قیمت، انعطاف‌پذیری یا مقاومت مکانیکی تفاوت داشته باشند. میزان این اختلاف نیز به برند و مشخصات فنی محصول وابسته است. برای انتخاب صحیح، بهتر است ویژگی‌های هر دو متریال را در ارتباط با کاربرد نهایی قطعه بررسی کنید.

تفاوت PLA و PLA+ از نظر استحکام

استحکام یکی از معیارهای مهم هنگام انتخاب فیلامنت برای تولید قطعات کاربردی است. PLA معمولی می‌تواند استحکام مناسبی داشته باشد و برای بسیاری از مدل‌ها و قطعاتی که تحت بارگذاری شدید قرار نمی‌گیرند، عملکرد قابل‌قبولی ارائه دهد. در مقابل، بسیاری از فرمولاسیون‌های PLA+ با هدف افزایش چقرمگی تولید می‌شوند. چقرمگی به توانایی ماده در جذب انرژی پیش از شکست اشاره دارد. 

به همین دلیل، برخی قطعات چاپ‌شده با PLA+ ممکن است در برابر ضربه یا بارگذاری ناگهانی، رفتار بهتری نسبت به نمونه‌های ساخته‌شده با PLA معمولی داشته باشند. البته استحکام کششی، سختی و مقاومت ضربه ویژگی‌های متفاوتی هستند. ممکن است یک فیلامنت در آزمون کشش استحکام مناسبی داشته باشد، اما در برابر ضربه شکننده عمل کند. بنابراین برای انتخاب دقیق، باید ویژگی مورد نیاز قطعه مشخص باشد. علاوه بر نوع فیلامنت، عوامل زیر نیز بر استحکام قطعه چاپ‌شده تأثیر می‌گذارند:

• درصد پرشدگی یا Infill
• تعداد دیواره‌ها و ضخامت آن‌ها
• ارتفاع لایه
• جهت قرارگیری قطعه هنگام چاپ
• دمای نازل و کیفیت اتصال بین لایه‌ها
• سرعت چاپ و شرایط خنک‌کاری

تفاوت PLA و PLA+ از نظر انعطاف‌پذیری

انعطاف‌پذیری یکی دیگر از معیارهای مقایسه این دو فیلامنت است. PLA معمولی معمولاً سختی مناسبی دارد، اما در برخی شرایط هنگام خم شدن یا وارد شدن ضربه ممکن است ترک بخورد یا بشکند. برخی فرمولاسیون‌های PLA+ می‌توانند پیش از شکست تغییر شکل بیشتری را تحمل کنند و در نتیجه برای ساخت قطعاتی که احتمال وارد شدن ضربه به آن‌ها وجود دارد، مناسب‌تر باشند.

بااین‌حال، PLA+ الزاماً یک فیلامنت انعطاف‌پذیر محسوب نمی‌شود. چقرمگی بیشتر به معنای انعطاف‌پذیری زیاد نیست و میزان تغییر شکل قابل‌تحمل به ترکیب ماده بستگی دارد. اگر هدف ساخت قطعه‌ای است که باید به‌طور مکرر خم شود یا تغییر شکل زیادی داشته باشد، بهتر است مشخصات فنی مواد مختلف را مقایسه کنید. برای برخی کاربردهای انعطاف‌پذیر، فیلامنت‌هایی مانند TPU می‌توانند گزینه مناسب‌تری باشند.

PLA یا PLA+؛ کدام مقاومت حرارتی بیشتری دارد؟

PLA معمولی در برابر حرارت محدودیت دارد و برای قطعاتی که قرار است مدت زیادی در دمای بالا قرار بگیرند، همیشه انتخاب مناسبی نیست. با افزایش دما، قطعه ممکن است سختی خود را از دست بدهد یا به‌تدریج تغییر شکل دهد. برخی محصولات PLA+ ممکن است عملکرد حرارتی متفاوتی نسبت به PLA معمولی داشته باشند، اما این موضوع به فرمولاسیون آن‌ها بستگی دارد. بنابراین نمی‌توان همه انواع PLA+ را به‌طور قطعی مقاوم‌تر به حرارت دانست.

برای ارزیابی مقاومت حرارتی باید به مشخصاتی مانند دمای تغییر شکل حرارتی (HDT) و دمای نرم‌شدن محصول توجه کرد. این مقادیر با دمای چاپ فیلامنت یکسان نیستند و اطلاعات دقیق‌تری درباره رفتار ماده در شرایط کاری ارائه می‌دهند. اگر قطعه قرار است در محیط گرم، زیر نور مستقیم خورشید یا داخل خودرو استفاده شود، باید دمای واقعی محیط و مدت‌زمان قرارگیری در آن را در نظر گرفت. بسته به شرایط، موادی مانند ABS، ASA، PC یا Nylon ممکن است گزینه‌های مناسب‌تری باشند؛ البته انتخاب نهایی باید براساس مشخصات فنی و نیاز پروژه انجام شود.

تفاوت دمای پرینت PLAY و PLA+

دمای چاپ PLA و PLA+ به فرمولاسیون فیلامنت و توصیه‌های تولیدکننده بستگی دارد. PLA معمولی در بسیاری از موارد با تنظیمات نسبتاً ساده چاپ می‌شود؛ اما PLA+ ممکن است برای رسیدن به جریان مناسب مواد و اتصال مطلوب بین لایه‌ها به دمای متفاوتی نیاز داشته باشد.

بهتر است چاپ را از محدوده دمای پیشنهادی سازنده شروع کنید و در صورت نیاز، با تغییرات کوچک دما نتیجه را بررسی کنید. دمای بیش‌ازحد پایین می‌تواند به اتصال ضعیف لایه‌ها منجر شود، درحالی‌که دمای نامناسب یا بیش‌ازحد بالا ممکن است باعث رشته‌رشته شدن مواد یا کاهش کیفیت جزئیات شود. دمای بستر، سرعت چاپ، خنک‌کاری و تنظیمات Retraction نیز در نتیجه نهایی نقش دارند. به همین دلیل، حتی اگر دو فیلامنت از یک نوع باشند، ممکن است به تنظیمات یکسانی نیاز نداشته باشند.

کیفیت سطح پرینت PLA و PLA+

از نظر کیفیت سطح، PLA و PLA+ هر دو می‌توانند نتیجه بسیار خوبی ارائه دهند. PLA معمولی به دلیل رفتار نسبتاً پایدار هنگام چاپ، برای تولید مدل‌هایی با جزئیات ظریف و سطح تمیز گزینه مناسبی است. PLA+ نیز می‌تواند کیفیت سطح بالایی داشته باشد؛ اما نتیجه نهایی به فرمولاسیون فیلامنت، کالیبراسیون دستگاه و تنظیمات اسلایسر بستگی دارد. 

دمای نازل، ارتفاع لایه، سرعت چاپ، خنک‌کاری و Retraction از عواملی هستند که بر ظاهر قطعه تأثیر می‌گذارند. بنابراین اگر هدف تولید قطعه‌ای با جزئیات بالا است، نباید صرفاً بر اساس نام PLA یا PLA+ تصمیم گرفت. انتخاب فیلامنت باکیفیت و تنظیم صحیح پارامترهای چاپ می‌تواند تأثیر قابل‌توجهی بر نتیجه داشته باشد.

تفاوت PLA و PLA+ از نظر قیمت

PLA معمولی در بسیاری از برندها قیمت اقتصادی‌تری دارد و برای چاپ مدل‌های تزئینی، ماکت‌ها و نمونه‌های اولیه انتخاب مناسبی است. در مقابل، PLA+ ممکن است به دلیل فرمولاسیون متفاوت و ویژگی‌هایی مانند چقرمگی بیشتر، قیمت بالاتری داشته باشد. البته اختلاف قیمت به برند، کیفیت مواد اولیه، وزن قرقره و مشخصات محصول بستگی دارد. 

گران‌تر بودن PLA+ لزوماً به معنای انتخاب بهتر نیست؛ زیرا اگر قطعه به مقاومت بیشتری نیاز نداشته باشد، PLA معمولی می‌تواند نیاز پروژه را با هزینه کمتر برطرف کند. برای قطعاتی که در معرض ضربه یا استفاده مکرر قرار دارند، پرداخت هزینه بیشتر برای PLA+ ممکن است توجیه‌پذیر باشد. بااین‌حال، بهتر است قیمت را در کنار مشخصات فنی و عملکرد موردنیاز قطعه بررسی کنید.

PLA یا PLA+؛ کدام برای قطعات کاربردی بهتر است؟

انتخاب بین PLA و PLA+ به شرایط استفاده از قطعه بستگی دارد. برای مدل‌های تزئینی، ماکت‌ها، قطعات نمایشی و نمونه‌های اولیه‌ای که تحت فشار زیادی قرار نمی‌گیرند، PLA معمولی اغلب گزینه مناسبی است؛ زیرا چاپ آسان و کیفیت سطح خوبی ارائه می‌دهد. در مقابل، اگر قطعه در معرض ضربه، فشارهای مکانیکی یا استفاده مکرر قرار دارد، PLA+ می‌تواند انتخاب مناسب‌تری باشد؛ البته به شرطی که مشخصات فنی همان محصول با نیاز پروژه مطابقت داشته باشد.

برای مثال، در ساخت یک قاب یا محفظه کاربردی، مقاومت در برابر شکست و کیفیت اتصال لایه‌ها اهمیت دارد. اما برای قطعه‌ای که در محیط گرم استفاده می‌شود، باید مقاومت حرارتی واقعی فیلامنت را نیز بررسی کرد. در نهایت، هیچ‌کدام از این دو فیلامنت برای تمام کاربردها بهترین نیستند. بررسی شرایط کاری قطعه، مشخصات فنی محصول و تنظیمات مناسب چاپ، معیار دقیق‌تری برای انتخاب نسبت به نام PLA یا PLA+ است.

مقایسه سریع PLA و PLA+

برای انتخاب فیلامنت مناسب، مقایسه PLA و PLA+ از نظر ویژگی‌های فنی و کاربرد اهمیت زیادی دارد. هر دو ماده برای پرینت سه‌بعدی استفاده می‌شوند، اما ممکن است از نظر مقاومت در برابر ضربه، چقرمگی، انعطاف‌پذیری، مقاومت حرارتی و قیمت تفاوت داشته باشند. جدول زیر مهم‌ترین ویژگی‌های این دو فیلامنت را به‌صورت خلاصه مقایسه می‌کند.

بیشتر بخوانید: آموزش رنگ آمیزی قطعات پرینت شده با فیلامنت PLA

جمع‌بندی

تفاوت PLA و PLA+ بیشتر به فرمولاسیون و ویژگی‌هایی برمی‌گردد که تولیدکننده در PLA+ بهبود داده است. در بسیاری از محصولات، PLA+ نسبت به PLA معمولی چقرمگی و مقاومت ضربه بهتری دارد، درحالی‌که هر دو می‌توانند کیفیت سطح و جزئیات خوبی ارائه دهند. بااین‌حال، PLA+ یک استاندارد ثابت نیست و عملکرد آن بین برندهای مختلف تفاوت دارد. بنابراین برای انتخاب فیلامنت مناسب، علاوه بر نام محصول باید دیتاشیت و مشخصات فنی آن را بررسی کنید. 

در نهایت، انتخاب فیلامنت باید بر اساس کاربرد قطعه، استحکام مورد نیاز، دمای محیط، کیفیت سطح و شرایط چاپ انجام شود. برای انتخاب انواع فیلامنت مناسب و بررسی گزینه‌های موجود، می‌توانید به آذرین 3D مراجعه کنید. همچنین با مطالعه راهنمای خرید فیلامنت پرینتر سه بعدی می‌توانید گزینه‌های مختلف را با توجه به نوع قطعه، کیفیت چاپ مورد انتظار و میزان استحکام مورد نیاز مقایسه کنید و پیش از خرید، مشخصات فنی محصول را با نیازهای پروژه خود مطابقت دهید.