#zd-pechat

Самый мощный тест PLA-пластиков (Часть 1)

6040 просмотров

19.04.2024

Самый мощный тест PLA-пластиков (Часть 1)

В данной статье мы проведем большой тест филаментов. Мы рассмотрим практически всю линейку, которая предлагается в интернет-магазине Артлайн. В этом обзоре не будет украинских пластиков. Здесь рассматриваются только продукты от Creality, eSUN, Elegoo, PolyMaker в своих разных ипостасях. Сначала мы рассмотрим особенности самого пластика PLA, возможные добавки, а потом построим рейтинг от 13 до 1 места.

Что такое вообще PLA?

Что вообще такое PLA? Название расшифровывается с английского как Polylactic acid, то есть Полилактидная кислота. В основном PLA получают после переработки отходов фермерской индустрии. Существуют несколько путей для образования рабочего продукта. Самый популярный способ в мире – это перемолка в гигантском блендере с водой и подходящей температурой отходов кукурузного производства. После этого, выпаривая воду, полимер конденсируют. На выходе получают гомогенную массу слегка желтовато-белого цвета, примерно, как старый ЭЛТ- монитор, если кто еще их помнит.

Сам по себе PLA считается био-раскладным, но очень с определенными особенностями. Дело в том, что без индустриальных механизмов, например, автоклавы, огромные баки, специальные бактерии, переработать PLA невозможно. Он состоит из возобновляемого сырья, но один эксперт провел опыт, в котором на 1 год оставил PLA в земле. В итоге материал не разложился.

PLA не просто так самый популярный пластик в мире. Это подтверждается тремя аргументами:

Его просто производить. Буквально закупаются отходы и из них варится материал, из которого затем образуются пеллеты.
Пластик PLA достаточно классный. Его ударная прочность, адгезия слоев, легкое застывание и легкая плавка – это все аргументы за то, чтобы даже самый скудный принтер мог нормально печатать. PLA чуть ли не единственный не нуждается в подогреве беда для печати.
PLA прекрасно смешивается со всем на свете. Например, в машину для экструзии можно засыпать буквально все что угодно в смесь, и получится пластик с добавкой: цветной, матовый, с деревом, с металлом, с карбоновыми трубками, даже PLA с беконом.

Перейдем к минусам материала. В первую очередь это термостойкость. Стандартный PLA размягчается при температуре 50-60 градусов. Это достаточно мало, чтобы вы обычным феном могли полностью разрушить модель. С добавлением разных смесей эту температуру можно увеличить, но у большинства пластиков она низкая.

Добавление смесей для термостойкости несет интересный эффект. Сам по себе PLA аморфен в чистом виде. Добавление разнообразных химикатов, например, PBT изменяет структуру с аморфной на частично-кристаллическую или полностью кристаллическую. Бывают определенные варианты, которые при печати на 180 градусах сохраняют аморфность. Затем, когда вы ставите детали в духовку на 1 час (этот процесс называется аннулированием), они набирают кристаллическую структуру и становятся более термостойкими. Одна из таких добавок – PDLA, то есть полилактид-Д.

Другой вариант усиления детали из PLA состоит в добавлении укрепляющих структур, не влияющих на структуру пластиков. Кажется, что так должно легче печататься, ведь кристаллические структуры должны образовываться в меньшем масштабе. Реальность говорит, что добавление различных микроскопических гранул в пластик повышает шансы забить ваше сопло. Еще такие добавки могут быть абразивными, а значит, стоковое сопло не вывезет. В качестве примера можно указать карбоновые кусочки, металл, дерево, даже стеклянные микрогранулы.

Где вы могли видеть PLA, кроме филамента? Чаще это одноразовая посуда или корпуса для определенных деталей. Несмотря на простоту в печати, на самом деле детали из PLA могут быть очень крепкими, если ваш принтер достаточно точен.

Добавки в PLA

Теперь давайте немного поговорим о брендинге PLA. В нашем тесте будет много вариантов такого пластика. Производители очень редко указывают, что именно добавлено в пластик и в каком количестве. Поэтому в какой-то степени это будет гадание по пластиковой гуще. В своих догадках мы достаточно уверены, чтобы передать их вам.

В большинстве ультрамакс версиях PLA главное дополнение это PBT. PBT, чтобы не углубляться, вы точно видели на клавишах с клавиатуры. Добавление PBT в количестве 10-20% повышает структурную прочность PLA, а также упругость и эластичную деформацию в конечных деталях. PBT также увеличивает и температуру плавления. Именно поэтому большинство пластиков версии PRO просят печатать не на 190 градусах, а где-то ближе к 200-210 градусам. Это касается и температуры структурной стойкости, однако не сильно – всего до 60-70 градусов.

Добавляя PBT, производитель обязательно прибавит пластификатор. Это такое вещество, которое помогает пластику образовать равномерную консистенцию и структуру типа геля. Без него экструзия будет неравномерной и рваной.

Другая популярная добавка, которую можно встретить в PLA – это органические остатки. Если в готовую смесь пеллетов добавить микроскопические волокна из отходов органического производства, то текстура изменится и станет немножко сатиновой и матовой. У нас эти пластики представлены в основном полимейкером. Такие добавки положительно влияют на вид модели, но снижают прочность. Это связано с тем, что они мешают полимеру образовывать прочные и длинные сочетания.

Третий вариант добавок образует блестящие поверхности. Такой PLA называют Силком за их шелковый блеск. Как ни странно, это специальный измельченный шелковый порошок. Из всех PLA шелковый обычно самый слабый, но это очень зависит от конкретной формулировки пластика.

В четвертую категорию мы отнесли все варианты инженерной версии PLA. Их образуют добавлением пеллет других пластиков, например, PLA с ABS. Некоторые добавки позволяют пластику быстрее плавиться и созревать, такой PLA называют Рапид или Хай Спид.

Сделаем общий вывод. PLA это один из наших любимых материалов, который просто печатается. Он позволяет пушить скорость, имеет десятки интересных версий и достаточно прочен для использования годами. Единственные существенные минусы: низкая термостойкость и невозможность его нормально обработать. Он плохо шлифуется, не имеет нормального растворителя и плохо принимает на себя праймер для краски. По возможности выбирайте цвет еще до печати модели.

Методология тестирования

Для каждого пластика на одном и том же принтере мы напечатали набор тестовых моделей. Это два крючка, два закрытых крючка, тест на мелкие детали, тест нависаний, клиренс тест, тест филамента и небольшой филамент свотч. Параметры принтера следующие:

принтер KE;
сопло микросвисс 0.4;
инфилл 15% сетка;
температура 200 градусов;
бед 60 градусов;
поддержки отсутствуют;
расположение предметов статическое.

После печати детали были упакованы в герметичный Zip-пакет, пронумерованы и хранились в коробке вплоть до тестов.

Давайте остановимся на важном моменте. Некоторые пластики просят более высокую температуру, некоторые ниже. Мы взяли среднее число между всеми, чтобы не отдавать абстрактное предпочтение какому-нибудь конкретному варианту. Если вы решите повторить это исследование, помните, что нужно выставлять температуру, рекомендованную производителем для конкретного пластика. Тогда результаты будут наилучшими. Мы делали это исключительно для сравнения.

Первая колонка в таблице – полное каталожное название определенного пластика. Это особенно полезно из-за сложностей в названии разных моделей Creality. Далее следует порядковый номер — это для простоты, порядок был случайным. После этого идут более интересные вещи.

Выше на картинке пример теста. В стенд вешается напечатанная деталь, снизу она фиксируется намертво, сверху, из-за промышленных весов на 500 кг, подцеплена таль. Таль, кто не знает, это на самом деле блок и понижающая передача. Мы крутили ручку, плавно увеличивали нагрузку на разрыв. Когда деталь рвалась, мы брали наибольшее значение. Тесты мы делали для каждой детали два раза и брали среднее значение.

После разрыва крючков таким же образом мы рвали детали с закрытым концом. Все порванные детали складываются в пакетик и отправляются на дальнейшее исследование.

А что это за исследование? При помощи микроскопа мы рассматриваем характер разрушения детали. Разорвалась ли она против шерсти (произошел раскол) или по линии экструзии. Все эти данные занесены в таблицу.

Второй пункт – направление разрушения. Некоторые пластики расходятся линейно, и это указывает, что все слои имеют примерно одинаковую прочность. На практике это хорошо, значит на заводе филамент замешали равномерно. Если же разрушение рвано, полосками, то образовались слабые зоны у модели, и это немного хуже.

После теста этой пачки мы выставляем баллы. От 1 до 13 они соответствуют максимальной прочности, то есть чем больше, тем лучше. Самый слабый пластик получает 1, самый сильный 13.

Субъективные критерии

Далее от объективных характеристик мы переходим к субъективным. Мы попробуем объяснить и аргументировать, но учитывайте, что это больше наше мнение, чем конкретная претензия или похвала к пластикам.

Качество печати мелких деталей оценивается в двух местах. Рассматриваем бенчи и смотрим на дефекты. Почти все пластики справились перфекто, и с микроскопом изучаем филамент кард. Здесь надо смотреть как ложатся слои и нет ли дефектов. На некоторых пластиках была оверэкструзия и образовались микрошарики. Это тоже повод снизить баллы.

Рассмотрим стрингинг. Есть этот тест с микробашнями. Есть те же микробенчи, и иногда просто на ровном месте может возникнуть паутина. Соответственно, после осмотра выставляется балл. В итоге мы получили нормальные результаты, особенно плохих нет.

Перейдем к упругости пружинки. Насколько легко гнется эта деталь, возвращается ли она к своей форме обратно. Это очень важный фактор. Он указывает, насколько пластик подвергается деформации, которая затем восстанавливает форму. По моему опыту труднее это дается матовым пластикам, а легче тем, что быстрее печатаются.

Еще один важный параметр – это нависание. Если пластик созревает, здесь выходит кошмар, если быстро – то почти не страшно. В нашем случае пара пластиков получили лишь 5 из 10 за безобразную зону. В бриджинге мы оцениваем как пластик застывает и провисает ли он при этом.

Далее следует несколько простых формул. Общая сумма по баллам из всех категорий, место в рейтинге по сумме баллов, текущая цена у нас на сайте и соотношение цена за балл. Этот последний параметр наиболее интересен, потому что, по сути, оценивает, насколько удачно выставлена цена за конкретный пластик. Важное уточнение — чем меньше этот параметр, тем лучше, потому что он означает, насколько дорого вам обойдется каждый балл в рейтинге.

В первой части мы рассмотрели, что такое PLA пластик и добавки в него. Еще мы ознакомились с методологией тестирования и оценили субъективные критерии. Во второй части мы перейдем непосредственно тесту PLA пластиков.

Где можно купить лучший PLA пластик?

В интернет-магазине Артлайн предлагается большой выбор такого пластика. В каталоге вы можете выбрать подходящий вариант PLA и сделать заказ. Там доступны все тестируемые нами модели.

Купить материалы для 3D печати

г. Киев, ул. Кирилловская, 104