Ein paar der Eigenschaften von PLA sollen hier im Blog erwähnt sein – das könnte Sie bei der Materialauswahl unterstützen Ihre Entscheidung begleiten.
Polymereigenschaften – Haltbarkeit
PLA – Polylactid – wird aus nachwachsenden Rohstoffen, z.B. Mais oder Zuckerrohr, hergestellt und ist biologisch abbaubar (hier sollte hinterfragt werden, was das bedeutet. In der Regel gilt eine Abbaubarkeit in Industriekompostern. Selten werden Sie Produkte aus PLA im eigenen Heimkomposter abbauen… stattdessen finden Sie die angegammelte Teile in unteren Erdschichten wieder, so sie herumliegen…).
Somit ist PLA für kurzlebige Artikel oder für Produkte, welche in die Umwelt geraten können, z.B. Lebensmittelverpackung, gut geeignet.
Möchten Sie langlebige, haltbare Teile bspw. drucken, so rate ich vom Einsatz dieses Materials eher ab. Auch wenn die Druckbarkeit dankbar einfach ist. Die meisten Teile werden Ihnen nach etwa einem Jahr bei kleinster Belastung auseinanderfallen.
Polymereigenschaften – Mechanik
Die Steifigkeit ist in einem engen Temperaturbereich hoch. Die Schlagzähigkeit ist ebenfalls gut. Die Kerbschlagzähigkeit ist moderat bis niedrig.
Die Druckbarkeit ist sehr gut und einfach. Die Teile sind für industrielle Anwendungen nicht geeignet, da die Lebenszeit kurz ist und der Abbau durch UV beschleunigt wird.
Polymereigenschaften – chemische Beständigkeit
PLA ist beständig gegenüber Ölen und Fetten sowie Alkohol. PLA ist sonst, außer gegen kaltes Wasser (und das auch nur kurzfristig) gegen die meisten Chemikalien nicht beständig. Für den manchmal gewollten Abbau mag dies hilfreich sein, aber nicht für technische Teile, z.B. in der Autoindustrie oder Elektrotechnik.
Die Eigenschaften bei Raumtemperatur sind kurzfristig durchaus gut, enden aber bereits bei einer Temperaturbelastung von 60 °C. Es darf gefragt werden, ob es nachhaltig ist, wenn ein Bauteil immer wieder gedruckt werden muss, weil es stark über die Zeit abbaut….
Polymereigenschaften – Dichte
Häufig wird übersehen, dass die Polymerdichte auch ein Kostenfaktor ist. Mit einer Dichte von 1,28 g/cm³ ist PLA gleich mal 41 % schwerer als Polyolefine, insbesondere auch als unser Rheneon HybridFlex D53. Damit gehört PLA zu den schweren Polymeren, welche nicht schwimmen.
Bitte bedenken Sie diesen Punkt, wenn Sie PLA für “Leichtbauanwendungen” einsetzen möchten.
PLA – verstärkt, z.B. mit Carbonfaser
Es gibt einige PLA-Typen, welche mit wenig CF verstärkt sind. Meist sind es kosmetische Effekte, die Teile werden schön mit glatter matter Oberfläche und etwas steifer.
Für Industrieanwendungen ebenfalls nicht geeignet. Technische Daten sind kaum vorhanden. Eigenschaften werden durch eine Füllung mit Fasern mäßig bis gar nicht verbessert.
PLA für Industrieanwendungen
Für Anschauungsmodelle, welche keine technische Funktion haben, ist PLA gut einsetzbar. Die biologische Abbaubarkeit steht im Widerspruch zur Langlebigkeit.
PLA – Verarbeitung und Trocknung
PLA ist gut verarbeitbar. Die angebrochene Spule muss aufwendig gegen Feuchte geschützt werden oder sollte vorgetrocknet werden. Dies ist auch ein Kostenfaktor. Feuchtemesstechnik ist beim privaten Verbraucher nicht zu erwarten. Von daher ist die Feuchtigkeit ein schwer zu kontrollierender Faktor, der zusätzlich Eigenschaften und Druckbarkeit unvorhersehrbar negativ beeinflussen kann.
PLA – Kristallin vs armoph
Die kristallinen Anteile von PLA schmelzen zwischen 80 °C und 90 °C. Temperaturreserven zwischen Erweichung der amorphen Anteile und der DSC der kristallinen Anteile (z.B. bei Polypropylen PP und Polyamid PA) sind hier nicht vorhanden. Die Grenzen der Anwendung liegen bei 53 °C bis 56 °C (Quelle: Omnexus).
PLA – Recyclingfähigkeit
Durch die hohe Dichte, welche nahe bei PETG liegt, ist die Trennung von anderen Kunststoffen im Recyclingprozess schwierig. Oft ist die industrielle Kompostierung der bessere Weg.
Mechanische Recyclingvorgänge wie bspw. Vermahlung mit anschliessender Regranulierung und erneuter Umarbeitung zu Filamenten wird – wie bei den meisten Kunststoffen – die bereits schlechten Eigenschaften weiter verschlechtern. Das oft hochgelobte Recyclingfilament ist bestenfalls für Privatanwender geeignet.
Sie sollten weiterhin bedenken, dass Recyclingprozesse – wenn sie denn gleichbleibende Eigenschaften der Kunststoffe überhaupt liefern sollen – immer mit aufwendigen Chargenprüfungen einhergehen. Nur so können gleichbleibende Eigenschaften gewährleistet werden. Das macht Recyclingprozesse zusätzlich teuer. Finden Sie “billige” Recyclingprodukte, so seien Sie sich eines bewusst:
“Billig” geht nur dann, wenn auf qualitätssichernde Arbeitsschritte verzichtet wird. Das Risiko liegt bei Ihnen.
PLA – FAZIT
Abschliessend fasse ich zusammen:
PLA lässt sich einfach drucken, ist in unendlich vielen Farben verfügbar und im 3D Druck für FDM und FFF sehr weit verbreitet. Dies zeigt mir persönlich nur eines: Leicht druckbar heisst Erfolg in der Vermarktung.
Mit guten Eigenschaften hat dies nichts zu tun, denn gute Eigenschaften (im Vergleich zu anderen FDM Werkstoffen) weist PLA schlicht nicht auf. Die oft genannte biologische Abbaubarkeit steht im Widerspruch zum langlebigen industriellen Einsatz und darf generell hinterfragt werden.
Für Privatanwender “nice” und schön. Leider rate ich persönlich auch dort vom Einsatz eher ab, da die meisten PLA Filamente aus dem Ausland kommen, Inhaltsstoffe gänzlich unbekannt sind und Filamente generell keinerlei Zulassungen unterliegen. An dieser Stelle liegt der oft hohe Preis von Markenspielzeugen nicht an der Geldgier der Hersteller sondern an der Erfüllung wichtiger Zulassungen und am Einsatz hochwertiger, sicherer Rohstoffe. PLA aus einschlägigen Internetportalen zu “Dumpingpreisen” empfehle ich zu vermeiden, wenn Sie Ihrem Kind ein “sicheres” Spielzeug gönnen möchten.
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Herzliche Grüße, Ihr
Tim Rudersdorf
Produkthinweis – Oben erwähnte Alternative mit geringer Dichte:
https://www.rheneon.com/de/filamente/high-performance-polyolefine.html