PLA（聚乳酸）是增材制造領(lǐng)(lǐng)域使用最廣泛的塑料之一，由化學(xué)(xué)家 Wallace Carothers 于 1930 年發(fā)(fā)明。這種材料可用制成長(cháng)絲或顆粒，用于桌面3D打印機或更多工業(yè)(yè)級解決方案。與市場(chǎng)上的許多其他材料選擇不同，PLA是一種更具可持續(xù)性的熱塑性塑料，它來(lái)自可再生資源。因此，這種材料自從出現(xiàn)后就在3D打印領(lǐng)(lǐng)域廣受歡迎，目前它的使用已經(jīng)(jīng)擴(kuò)展到各種各樣的領(lǐng)(lǐng)域。那么它的特性、打印難易程度以及應(yīng)用場(chǎng)景都有哪些呢？本文將為大家詳解

PLA的生產(chǎn)(chǎn)及特性

PLA 由玉米淀粉、木薯根或甘蔗等有機和可再生資源制成。更具體地說(shuō)，是將天然產(chǎn)(chǎn)品研磨，從玉米中分離淀粉，將其與酸或乳酸單體混合。通過(guò)這種混合物，淀粉被分解成右旋糖（D-葡萄糖）或玉米糖。最后，葡萄糖發(fā)(fā)酵產(chǎn)(chǎn)生 L-乳酸，這就是PLA的基本成分。

△PLA 由玉米淀粉等可再生材料制成

然而，它是否真的可以被認(rèn)為是可生物降解的，近年來(lái)一直是爭論的焦點(diǎn)，人們對此材料的可降解性產(chǎn)(chǎn)生了質(zhì)(zhì)疑。事實(shí)上，回答PLA 的生物降解性問(wèn)題并簡(jiǎn)單。雖然這種塑料是從可再生資源中獲得的，但其被活生物體分解的能力取決于在某些有氧條件下的分解。因此，PLA 在進(jìn)(jìn)行工業(yè)(yè)堆肥處理時(shí)會(huì )迅速降解。否則，它可能需要長(cháng)達(dá) 80 年的時(shí)間才能在露天條件下分解，成為另一種塑料污染物。

這種材料的另一個(gè)特性是非牛頓特性，這是一種假塑性流體，它的粘度會(huì )隨剪切速率發(fā)(fā)生變化。因此，它沒(méi)有恒定的粘度值，即粘度值隨工況發(fā)(fā)生變化。更具體來(lái)說(shuō)，PLA是一種剪切變稀的材料，它的粘度會(huì )隨著(zhù)剪切速率的提高而降低。下文將討論這種材料的易用性和用作3D打印材料時(shí)的主要行為。

3D 打印中的PLA形狀

PLA 是 3D 打印中使用最廣泛的材料之一，剛接觸3D打印的人往往會(huì )從FDM打印技術(shù)(shù)開(kāi)始，因為它非常容易上手。打印材料通常以細(xì)絲形式存在，也可以以顆粒形式存在。盡管材料進(jìn)(jìn)料源和熔化系統(tǒng)會(huì )根據(jù) PLA 的狀態(tài)(tài)（通過(guò)長(cháng)絲擠出機或顆粒料斗）而變化，但材料和最終部件的特性是相同的。在本文中，我們將更多地關(guān)(guān)注長(cháng)絲形式的 PLA，因為這是這種熱塑性塑料最常見(jiàn)的形式。

△PLA 是 3D 打印中使用最廣泛的熱塑性塑料之一（圖片來(lái)源：BMI 實(shí)驗室）

●PLA 被認(rèn)為是一種半結(jié)晶聚合物，熔化溫度在170-180°C之間，與熔化溫度為 200 260°C 的 ABS 長(cháng)絲相比，該溫度相對較低。這避免了使用加熱托盤(pán)和封閉打印室的需要。

●如果材料得到適當(dāng)冷卻，在高速度等打印參數(shù)下，長(cháng)絲會(huì )提供良好的性能。

●PLA部件往往具有非常低的變形能力。

●應(yīng)該注意的是，PLA 的粘度高于其他標(biāo)準(zhǔn)熱塑性塑料，如果不小心，可能會(huì )導(dǎo)致堵塞。，如果在 15 至 25°C 下儲存，燈絲的保質(zhì)(zhì)期至少為 1 年。ABS是FDM 3D 打印中另一種最常用的熱塑性塑料，它的強度和柔韌性很高，也不易翹曲，但仍然建議在機械復(fù)雜性不高的部件中使用 PLA，因為使用它很方便、快速。

●在后處理方面，PLA一般不需要復(fù)雜的步驟。移除零件時(shí)，會(huì )遇到第一打印層的附著(zhù)力問(wèn)題。因此建議在印版上使用特殊的粘合劑，以方便部件的拆卸。為了改善零件的表面狀況，用戶(hù)可以打磨它們并在必要時(shí)用丙酮處理它們。如果使用了支撐，可以用鑷子輕松移除，如果使用了可溶性支撐結(jié)構(gòu)，則可以將其溶解。

PLA在3D打印中的應(yīng)用

PLA 是一種易得的塑料，易于在3D打印中使用，但這并不是說(shuō)它只有優(yōu)(yōu)點(diǎn)。它的特性導(dǎo)致打印部件易碎，強度不高，并且對陽(yáng)光和高溫敏感，所以更適合給初學(xué)(xué)者使用，尤其是用于制作裝飾元素、小工具和玩具等。

然而，PLA 并不局限于創(chuàng )(chuàng)客的世界。例如，許多行業(yè)(yè)也使用這種熱塑性塑料進(jìn)(jìn)行原型制作。這為公司節(jié)省了大量資金，因為不需要創(chuàng )(chuàng)建模具。此外，雖汽車(chē)等行業(yè)(yè)也會(huì )用到PLA長(cháng)絲，可以用于創(chuàng )(chuàng)建汽車(chē)配件甚至儀表板的某些部件。

△PLA 很受制造商歡迎，也適用于快速原型制作（圖片來(lái)源：Markforged）

需要注意的是，PLA 的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度較低，因此不適合需要更高耐溫性的應(yīng)用。食品行業(yè)(yè)等行業(yè)(yè)不應(yīng)使用這種由熱塑性塑料制造盛有熱液體的杯子，但它仍然是具有食品接觸安全特性的，可被廣泛用于包裝領(lǐng)(lǐng)域。