PLA

PLA (Polylactid, Polymilchsäure, englisch polylactic acid) ist ein thermoplastischer aliphatischer Polyester aus Milchsäure, die durch Fermentation pflanzlicher Zucker und Stärke entsteht, meist aus Mais oder Zuckerrohr. PLA ist der meistverwendete Werkstoff im FDM-3D-Druck. Industriell wird es vor allem für Verpackungen, Folien, Einweggeschirr und Fasern eingesetzt.

Die Glasübergangstemperatur liegt bei etwa 55 bis 65 °C, die Schmelztemperatur bei etwa 150 bis 175 °C. Übliches, überwiegend amorphes PLA erweicht unter Last daher schon bei 50 bis 60 °C (die HDT bei 0,45 MPa liegt meist um 55 °C). Der Zug-E-Modul beträgt 3 bis 3,5 GPa und ist damit höher als bei ABS und PETG, die Zugfestigkeit von Spritzgussteilen liegt meist bei 50 bis 70 MPa. Die Bruchdehnung beträgt aber nur wenige Prozent und die Kerbschlagzähigkeit ist gering: Bei Überlast bricht PLA eher spröde, statt sich zu verformen.

Die Wärmeformbeständigkeit lässt sich durch Kristallisation erhöhen. Spezielle Tempertypen oder nukleierte, in ein temperiertes Werkzeug gespritzte Typen erreichen eine Temperaturbeständigkeit von etwa 80 bis 100 °C. Tempern eines Drucks aus Standardfilament führt dagegen zu Schwindung und Verzug, die vorher erprobt werden müssen. Außerdem gibt es Typen mit erhöhter Zähigkeit (etwa als PLA+ oder Tough PLA bezeichnet, ohne einheitliche Definition) sowie mit Holzmehl, Mineralien oder Kohlefasern gefüllte Typen.

Im FDM-Druck wird PLA meist mit 190 bis 220 °C an der Düse und 50 bis 60 °C am Druckbett verarbeitet und braucht keinen geschlossenen Bauraum. Es schwindet und verzieht sich wenig, lässt sich schnell, maßhaltig und mit scharfen Details drucken und riecht kaum. Spritzgießen von PLA ist möglich, für technische Teile wegen der geringen Wärmeformbeständigkeit aber die Ausnahme. Zerspanen ist unpraktisch, weil der Werkstoff durch Reibungswärme schnell weich wird.

PLA ist die Standardwahl für Form- und Designmodelle, Konzeptmodelle, die Prüfung von Einbausituation und Ergonomie, Architektur- und Messemodelle, Schablonen, Lehren und leichte Vorrichtungen bei Raumtemperatur. Dank niedrigem Preis und zuverlässigem Druck ist es ideal für schnelle Formiterationen.

Für Teile, die Stöße, wiederholtes Biegen (Schnapphaken, federnde Clips), Dauerlast oder Temperaturen über etwa 50 °C aushalten müssen, wählen Sie PETG, ABS, ASA oder Polyamid. Auch für den dauerhaften Außeneinsatz eignet sich PLA nicht, weil Wärme, Feuchtigkeit und UV-Strahlung seine Eigenschaften allmählich verschlechtern.

Der häufigste Fehler ist, die geringe Temperaturbeständigkeit zu unterschätzen. Ein PLA-Teil kann sich im Auto in der Sonne, neben Motor, Netzteil oder Heizkörper, in der Spülmaschine oder im sommerlichen Lager verformen. Unter Dauerlast verformt sich PLA außerdem langsam (Kriechen), und zwar umso schneller, je näher die Temperatur am Glasübergang liegt. Halter oder Vorrichtungen können so allmählich nachgeben oder durchhängen. Prüfen Sie vor Funktionstests die tatsächliche Einsatztemperatur und Belastungsdauer.

Die Kompostierbarkeit von PLA gilt für industrielle Kompostieranlagen mit kontrollierter Temperatur und Feuchte, im Boden, im Wasser und im Gartenkompost zersetzt sich PLA nur sehr langsam. Eine Lebensmittelkonformität des Filaments bezieht sich auf den Werkstoff, nicht auf das fertige Druckteil: Die Spalten zwischen den Schichten lassen sich schlecht reinigen, verwenden Sie FDM-Teile aus PLA deshalb ohne weiteren Nachweis nicht für wiederholten Lebensmittelkontakt. Lagern Sie das Filament trocken: Feuchtes Filament bricht, und Drucke daraus sind schwächer und haben eine schlechtere Oberfläche.