PLA Ponto de fusão: Guia detalhado para impressão 3D em plástico

Se trabalha com impressão 3D, provavelmente já utilizou PLA (ácido poliláctico) em algum momento. É um dos materiais de impressão 3D mais populares porque é fácil de utilizar e amigo do ambiente.

Mas para obter os melhores resultados, é necessário compreender o seu ponto de fusão e como este afecta a impressão 3D. Este guia irá explicar o que é o PLA e porque é que o ponto de fusão do PLA é importante na impressão 3D.

O que é o PLA?

O PLA (ácido poliláctico) é um plástico biodegradável feito a partir de recursos renováveis como o amido de milho ou a cana-de-açúcar. Ao contrário de outros plásticos, decompõe-se naturalmente ao longo do tempo e é por isso que é uma óptima escolha para a impressão 3D amiga do ambiente.

É seguro, fácil de imprimir e tem boas propriedades mecânicas. No entanto, o PLA é sensível ao calor, pelo que é importante conhecer o seu ponto de fusão.

Principais propriedades do PLA

Segue-se uma breve análise das propriedades importantes do PLA:

Qual é o ponto de fusão do PLA?

O PLA tem um ponto de fusão entre 150 e 160 °C (302 e 320 °F). No entanto, em Impressão 3DA temperatura de transição vítrea também é importante porque é onde o PLA amolece. Isto afecta a estabilidade da impressão e a resistência ao calor.

Se imprimir a uma temperatura demasiado baixa, o filamento não derrete corretamente, o que leva a uma má ligação das camadas. Se a temperatura for demasiado elevada, podem ocorrer encadeamentos e escorrências.

Como é determinado o ponto de fusão do PLA?

O ponto de fusão do PLA é medido através de um processo denominado Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC). Este teste aquece o material gradualmente e regista quando este passa de sólido a líquido.

No entanto, o ponto de fusão do PLA pode variar consoante os aditivos, a cristalinidade ou as variações do fabricante. Diferentes marcas produzem PLA com propriedades ligeiramente diferentes, por isso verifique sempre as definições de temperatura recomendadas.

Importância do ponto de fusão na impressão 3D

O ponto de fusão do PLA é fundamental para obter impressões de alta qualidade e evitar problemas. Vamos abordar este assunto mais abaixo.

• Se o PLA não derreter o suficiente, as camadas não se colarão corretamente, dando origem a peças fracas e quebradiças. A temperatura correta garante ligações fortes entre as camadas.
• O filamento deve ser aquecido o suficiente para fluir suavemente, mas não tanto que sobreaqueça.
• A definição da temperatura correta evita a subextrusão (impressões fracas) ou a sobreextrusão (impressões com manchas e sujas).
• Uma vez que o PLA tem uma temperatura de transição vítrea baixa, as impressões podem deformar-se se forem expostas a temperaturas superiores a 60 - 65 °C. É por este motivo que as peças em PLA não devem ser deixadas em carros quentes ou sob a luz direta do sol.

Factores que afectam o ponto de fusão do PLA?

O ponto de fusão do PLA não é sempre o mesmo - pode mudar dependendo de vários factores, incluindo os seguintes:

Pureza

O PLA de alta pureza tem um ponto de fusão consistente, o que torna a impressão mais fiável, o que é importante para a impressão de precisão.

Por outro lado, o PLA com impurezas pode ter um ponto de fusão instável, levando a uma extrusão inconsistente e a defeitos de impressão. As impurezas podem perturbar a estrutura do polímero e fazer variar o ponto de fusão.

Peso molecular

O peso molecular refere-se ao comprimento das cadeias de polímero no PLA. Quanto mais longas forem estas cadeias, maior será o peso molecular, o que afecta diretamente o ponto de fusão, uma vez que é necessária mais energia para se separar. Isto leva a um ponto de fusão mais elevado e a uma melhor resistência mecânica.

O PLA de menor peso molecular tem cadeias mais curtas, que se fundem mais facilmente, mas podem ser mais fracas e menos duráveis. Para a impressão 3D normal, a maior parte dos filamentos PLA disponíveis no mercado funcionam muito bem.

Cristalinidade

O PLA pode existir em duas formas estruturais: semi-cristalina e amorfa. O nível de cristalinidade afecta a forma como o PLA funde.

O PLA semi-cristalino tem cadeias moleculares altamente ordenadas. Isto dá-lhe um ponto de fusão nítido e bem definido. É mais forte e mais resistente ao calor, pelo que é mais difícil de imprimir.

O PLA amorfo tem cadeias dispostas aleatoriamente, o que significa que amolece ao longo de uma gama de temperaturas em vez de derreter num ponto fixo. Tem um comportamento de fusão gradual, pelo que é mais fácil de imprimir. A maioria dos filamentos PLA no mercado são amorfos por esta razão.

Se as suas impressões necessitarem de uma melhor resistência ao calor e força, procure misturas de PLA com cristalinidade melhorada.

Aditivos

Muitos filamentos de PLA contêm aditivos que alteram as suas propriedades, e estes podem também afetar o ponto de fusão. Alguns filamentos incluem plastificantes para tornar o PLA mais flexível, mas estes também podem baixar o ponto de fusão e tornar o material mais fácil de imprimir a temperaturas mais baixas.

Os corantes, como as tintas e os pigmentos, podem alterar ligeiramente o comportamento de fusão, dependendo da sua composição química. Os enchimentos, como as fibras de madeira, a fibra de carbono ou as partículas de metal, também podem afetar a forma como o PLA funde.

Por exemplo, o PLA com enchimento de madeira pode necessitar de uma temperatura ligeiramente mais elevada porque as fibras de madeira afectam a transferência de calor. O PLA com fibra de carbono é mais forte e mais resistente ao calor, pelo que normalmente requer uma temperatura de fusão mais elevada do que o PLA normal.

Antes de imprimir, verifique sempre as definições de temperatura recomendadas para o seu tipo específico de PLA, uma vez que os diferentes aditivos podem exigir um ajuste das suas definições de impressão.

Problemas comuns de ponto de fusão do PLA na impressão 3D

Seguem-se alguns problemas de ponto de fusão que afectam as impressões e a forma de os resolver.

Escorrimento e encordoamento

Se notar bolhas ou plástico extra onde o bocal se move, isso é escorrimento. Quando estes problemas acontecem, é provável que o PLA esteja demasiado quente. As temperaturas elevadas fazem com que o filamento flua demasiado facilmente, fazendo com que o material extra escorra do bocal.

Se vir fios finos e finos de filamento entre partes da sua impressão, tem um problema de encordoamento. Isto deve-se a definições de retração incorrectas e a um arrefecimento deficiente.

Para resolver este problema, baixe a temperatura de impressão em 5°C de cada vez, aumente as definições de retração e utilize ventoinhas de arrefecimento para solidificar o PLA mais rapidamente.

Subextrusão (camadas finas ou em falta)

Se a sua impressão tiver camadas finas, fracas ou em falta, a sua impressora não está a empurrar filamento suficiente. Isto acontece quando o PLA está demasiado frio, o bocal está parcialmente obstruído ou a extrusora não está a agarrar bem o filamento.

Aumente ligeiramente a temperatura de impressão, limpe o bocal com uma ferramenta de limpeza e verifique se a engrenagem da extrusora está a agarrar corretamente o filamento.

Má aderência da primeira camada

Se a primeira camada não aderir à base, toda a impressão pode falhar. Isto pode acontecer se a base estiver demasiado fria, se o bocal estiver demasiado afastado da base ou se a superfície de impressão estiver suja.

Defina a temperatura da mesa de impressão para 50-60°C, ajuste a altura do bocal com um nivelamento correto e limpe a mesa de impressão com álcool isopropílico para remover o pó ou a gordura.

Bocal entupido

Se o filamento deixar de fluir ou sair de forma inconsistente, o bocal pode estar entupido. Isto acontece quando o PLA é impresso demasiado frio, quando o pó ou a humidade no filamento provoca bloqueios ou quando o filamento queimado se acumula no interior.

Resolva o problema aumentando a temperatura de impressão, utilizando filamentos secos e de alta qualidade e limpando o bocal regularmente com um filamento de limpeza ou uma agulha pequena.

Aplicações do PLA com base no ponto de fusão

O ponto de fusão do PLA é útil em muitos sectores. Eis algumas aplicações comuns:

Embalagem de alimentos: O PLA é seguro para alimentos, pelo que é frequentemente utilizado para recipientes, copos, garrafas, tabuleiros e sacos.

Equipamento médico: O PLA tem sido utilizado nos cuidados de saúde há mais de uma década porque é biodegradável e biocompatível. É comummente encontrado em implantes bioabsorvíveis, membranas de cobertura e andaimes de engenharia de tecidos.

Têxteis: O PLA resiste à luz UV e absorve pouca humidade. É uma boa escolha para camisas, roupa de desporto, roupa de cama, colchões e tapetes.

Impressão 3D: O PLA é amplamente utilizado na produção de filamentos para impressão 3D porque é fácil de imprimir e é amigo do ambiente.

Indústria automóvel e eletrónica: Embora o PLA seja novo nestas indústrias, a sua elevada força e resistência ao impacto tornam-no adequado para painéis frontais, guarnições de portas, coberturas de pilares, tapetes de chão e materiais de teto.

O PLA pode suportar 100 ℃?

Não, o PLA padrão não pode suportar 100 ℃. Ele começa a amolecer em torno de 60-65 ℃, portanto, a 100 ℃, o PLA regular ficará muito macio e poderá perder sua forma.

No entanto, o PLA recozido pode suportar temperaturas mais altas, às vezes até 120 ℃, dependendo da marca e da cristalinidade do filamento.

Se você precisar de um material que possa lidar com 100 ℃ ou mais, considere alternativas como ABS, PETG ou misturas de PLA resistentes ao calor.

Conclusão

Para obter impressões fortes e de alta qualidade, é necessário conhecer o ponto de fusão do PLA. A temperatura correta evita problemas e verifique sempre as definições do filamento para conhecer a pureza e os aditivos que podem afetar a forma como o PLA funde.

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