פילמנט PLA — המדריך המלא: מתירס לחלק מודפס, ומתי לעבור ל-PLA+

PLA הוא הפילמנט הראשון שכמעט כל מי שקנה מדפסת תלת־ממד הדפיס בו, וגם הפילמנט שרוב המדפסות בארץ ממשיכות להדפיס בו שנים אחר כך — לא מפני שאין טוב ממנו, אלא מפני שהוא סלחני בצורה שאף חומר אחר אינו: הוא נדבק למשטח בלי דרמה, כמעט אינו מתכווץ, אינו מסריח, ומדפיס יפה גם על מכונה שמעולם לא כוילה כמו שצריך. ודווקא בגלל הסלחנות הזו, הרבה מדפיסים מעולם לא עצרו לשאול מה הוא בעצם, מאיפה הוא הגיע, ולמה הוא מתקפל בתוך רכב חונה בקיץ הישראלי.

המדריך הזה פותח סדרה של שלושה־עשר מדריכים, חומר אחד בכל פעם, שמשלימה את מאמר ההשוואה בין PLA, PETG, ASA ו-ABS — שם השאלה היא "איזה חומר", וכאן השאלה היא "מה החומר הזה בדיוק, ואיך מוציאים ממנו את המקסימום". נעבור על הכימיה בקצרה, על ההיסטוריה — שמתחילה במעבדה של DuPont ב-1932 ולא במדפסת — על היתרונות והחסרונות והמנגנון שמאחורי כל אחד מהם, על בריאות, על הגדרות, ועל ההבדל בין PLA רגיל ל-PLA+, Silk, Wood ושקוף, שכולם נקראים PLA ומתנהגים אחרת.

מה זה PLA — ומאיפה הוא מגיע

PLA הוא ראשי התיבות של Polylactic Acid, חומצה פולילקטית — פולימר שנבנה מיחידות חוזרות של חומצת חלב, אותה חומצה שמצטברת בשרירים אחרי ריצה ושנותנת ליוגורט את חמיצותו. וזו נקודת המוצא לכל מה שמייחד אותו: בניגוד ל-ABS, PETG ורוב הפלסטיקים שמסביבנו, שמזוקקים מנפט, PLA מיוצר מסוכר צמחי. תירס, קנה סוכר או סלק סוכר עוברים תסיסה בקטריאלית שהופכת את העמילן שבהם לחומצת חלב, החומצה מזוקקת ומחוברת לטבעות כפולות שנקראות לקטיד, והטבעות האלה נפתחות ומתחברות לשרשראות ארוכות בתהליך שנקרא פילמור בפתיחת טבעת. התוצאה היא פלסטיק תרמופלסטי לכל דבר — מתרכך בחום, מתקשה בקירור, ואפשר לחזור על זה — שמקורו בשדה ולא בבאר.

המבנה הכימי הזה מסביר את רוב התכונות שתרגישו בידיים. השרשראות של PLA נוקשות יחסית ואינן נוטות להסתבך זו בזו, ולכן החומר קשיח וחזק בלחיצה, אבל גם שביר — הוא נשבר בקול "קליק" במקום להתכופף. טמפרטורת המעבר הזגוגי שלו, הנקודה שבה הפלסטיק עובר ממצב קשיח למצב גומי־רך, נמוכה מאוד: כ-55 עד 60 מעלות, לפי טבלת החומרים של Prusa. וזו הסיבה שחלק מ-PLA שנשאר ברכב חונה ביולי — שבו מד החום מראה בקלות 65–70 מעלות על לוח המחוונים — יוצא משם עקום. הצפיפות שלו, 1.24 גרם לסמ"ק, גבוהה מזו של ABS ו-PETG, ולכן מאותו גליל של קילוגרם יוצאים מעט פחות מטרים.

עוד תכונה שנגזרת מהמקור: PLA ניתן לפירוק ביולוגי, אבל בתנאים שאינם קיימים בפח הקומפוסט הביתי. הוא מתפרק בקומפוסט תעשייתי, בטמפרטורה של 58 מעלות ולחות מבוקרת, במשך כשישים יום; בטבע, בים או בפח האשפה הוא מחזיק מעמד שנים כמו כל פלסטיק אחר. מי שקונה PLA כי הוא "ידידותי לסביבה" צריך לדעת שהיתרון האמיתי הוא בייצור — פליטת פחמן נמוכה יותר ומקור מתחדש — ולא במה שקורה להדפסה הכושלת שזרקתם.

מהמעבדה של DuPont למדפסת שלכם — היסטוריה קצרה

PLA מבוגר בהרבה ממה שנדמה. את הפולימר הראשון ייצר ב-1932 וולאס קרות׳רס, הכימאי של DuPont שהמציא כמה שנים מאוחר יותר את הניילון, אבל התוצאה הייתה חומר עם משקל מולקולרי נמוך ותכונות מכניות חלשות, והחברה זנחה אותו לטובת פולימרים מנפט שהיו זולים ופשוטים יותר. עשרות שנים PLA נשאר סקרנות מדעית, עד שבשנות השבעים מצאו לו שימוש בדיוק בגלל התכונה שנחשבה חיסרון — הפירוק בגוף: תפרים כירורגיים נספגים, ברגים וסיכות אורתופדיות שהגוף מפרק בעצמו במשך חודשים, ומעטפות לשחרור מבוקר של תרופות.

הקפיצה לייצור המוני הגיעה בשנות התשעים, כשחברת Cargill — ענקית החקלאות האמריקאית עם עודפי תירס לא מבוטלים — פיתחה תהליך שהופך את הייצור לכלכלי, והקימה ב-1997 מיזם משותף שהפך לחברת NatureWorks. ב-2002 נפתח בנברסקה המפעל הגדול הראשון, וב-2003 הושק המותג Ingeo, שעד היום הוא מקור חומר הגלם של חלק ניכר מהפילמנטים בשוק — כולל, לפי האתר של NatureWorks עצמה, דרגות ייעודיות להדפסת תלת־ממד כמו Ingeo 3D850 ו-3D870, שפותחו לחוזק גבוה יותר ולפחות התעקמות. אם הגליל שלכם מציין "made with Ingeo", זה מה שזה אומר.

אל המדפסת PLA הגיע בערך ב-2008, בימי פרויקט RepRap — המדפסות הביתיות הראשונות בקוד פתוח — כשהתברר שהחומר הזה מדפיס על משטח קר, בלי תא סגור ובלי ריח, בעוד ש-ABS, החומר ששלט אז במדפסות המקצועיות, דרש את שלושתם. בתוך שנים ספורות הוא הפך לברירת המחדל של כל מדפסת שולחנית, ולכיסוי הפילמנט הנפוץ ביותר בעולם. הסלחנות הזו היא גם הסיבה שאנחנו ממליצים עליו לכל מי שמדפיס בפעם הראשונה: לומדים מדפסת על חומר שמצליח, לא על חומר שמעניש.

היתרונות — ולמה הם קיימים

כמעט אינו מתכווץ, ולכן כמעט אינו מתעקם. כל פלסטיק מתכווץ כשהוא מתקרר, והתכווצות לא אחידה — שכבה תחתונה שכבר קרה מול שכבה עליונה שעדיין חמה — היא מה שמרים פינות מהמשטח. ב-PLA ההתכווצות היא מהנמוכות בענף, וטמפרטורת ההדפסה שלו קרובה יחסית לטמפרטורת החדר, כך שהפער בין השכבות קטן. התוצאה: חלקים שטוחים וגדולים יוצאים ישרים על משטח ב-60 מעלות, בלי תא סגור, בלי דבק, ולעיתים אפילו על משטח קר.

רמת פירוט גבוהה. PLA מתקשה מהר אחרי שהוא יוצא מראש ההדפסה, ולכן גשרים קצרים, זוויות תלויות וקצוות חדים נשארים במקומם במקום להישפך. עם מאוורר על 100 אחוז אפשר להדפיס בו פרטים שב-PETG היו נמרחים, וזו הסיבה שדגמי תצוגה, מיניאטורות וחלקים דקורטיביים כמעט תמיד מודפסים ב-PLA.

קשיחות גבוהה בלחיצה ובכיפוף קל. מודול האלסטיות של PLA — המספר שאומר כמה כוח צריך כדי לכופף אותו — גבוה מזה של ABS ו-PETG, ולכן חלק ב-PLA מרגיש "מוצק" יותר באותה עובי דופן. למחזיקים, לתבניות, לכלי עזר על שולחן העבודה ולכל מה שלא נופל על הרצפה ולא יושב בשמש, זה מספיק ומעבר לכך.

ריח קל ופליטות נמוכות. החומר מודפס ב-200 מעלות בערך, נמוך מ-ABS ב-40 מעלות ויותר, והחומרים שהוא משחרר בחימום הם בעיקר לקטיד — עם ריח מתקתק חלש — ולא סטירן. על זה נרחיב בסעיף הבריאות, אבל זו הסיבה שהוא החומר היחיד שאנחנו מרגישים בנוח לומר עליו שאפשר להדפיס אותו בחדר שיושבים בו, בתנאי שיש חלון פתוח.

החסרונות — ומה עושים איתם

חום. זה החיסרון שקובע לרוב האנשים אם PLA מתאים או לא. ב-55–60 מעלות החומר מתרכך, וחלק שנושא עומס יתחיל להתעוות הרבה לפני שהוא נמס — מחזיק טלפון על לוח מחוונים, תושבת מצלמה על גג רכב, כיסוי לרכיב אלקטרוני שמתחמם, כל אלה מקרים שבהם ראינו PLA נכשל בקיץ. הפתרון אינו "PLA טוב יותר" אלא חומר אחר: PETG מחזיק עד כ-75–80 מעלות, ASA ו-ABS מעבר ל-95. יש גם דרך להקשיח PLA — חימום מבוקר בתנור ל-80–100 מעלות למשך שעה, תהליך שנקרא annealing שמאפשר לשרשראות להסתדר במבנה גבישי ומעלה את עמידות החום לכ-85 מעלות — אבל החלק מתכווץ בתהליך בכ-2–4 אחוזים ולעיתים מתעוות, ולכן זה פתרון לחלקים שהמידות שלהם אינן קריטיות.

שבירות. PLA חזק בלחיצה וחלש במכה. חלק דק שנופל על רצפת קרמיקה ייסדק במקום להתכופף, וקליפס שנועד להתכופף מאות פעמים יישבר אחרי עשרות. הפתרון בתוך משפחת החומר הוא PLA+, שנדבר עליו בהמשך; מחוצה לה — PETG לגמישות, TPU לכל מה שצריך באמת להתכופף.

שמש. קרינת UV גורמת ל-PLA להתבהר, להתחספס ולהישבר, תהליך שבשמש ישראלית לוקח חודשים ולא שנים. לכל מה שחי בחוץ — שלט, מתלה, חלק לגינה — הבחירה הנכונה היא ASA, שפותח בדיוק לזה.

לחות. PLA סופג מים מהאוויר לאט יותר מניילון ומ-PETG, אבל הוא סופג, ובקיץ ישראלי עם 70–80 אחוזי לחות גליל שנשאר פתוח שבועיים יתחיל להשמיע פצפוצים בראש ההדפסה ולהשאיר חוטים דקים בין החלקים. הטיפול המלא — זיהוי, ייבוש ואחסון — נמצא במדריך הלחות שלנו; הכלל הקצר הוא ייבוש ב-45–50 מעלות למשך 4–6 שעות, ולא יותר, כי PLA מתרכך מעל 55 מעלות והגליל יידבק לעצמו.

בריאות ואוורור — מה באמת יוצא מהראש

כל פלסטיק מחומם משחרר שני סוגים של דברים: תרכובות אורגניות נדיפות, שהן הריח, וחלקיקים אולטרה־דקים, שהם קטנים מכדי להריח או לראות ושוקעים עמוק בריאות. מחקרים שהשוו בין חומרי הדפסה מצאו בעקביות ש-PLA פולט פחות חלקיקים בסדר גודל מ-ABS, בין השאר כי הוא מודפס בטמפרטורה נמוכה יותר, והתרכובת העיקרית שהוא משחרר היא לקטיד, שאינו נחשב רעיל בריכוזים האלה. זה אינו אומר "אפס פליטות" — כל מדפסת פעילה בחדר סגור מעלה את ריכוז החלקיקים — אלא שמדובר בחומר שמאפשר להדפיס בבית עם חלון פתוח, ולא כזה שדורש תא סגור עם סינון.

שתי הערות שחשוב לנו לומר בבירור. הראשונה: תוספי צבע ואפקטים משנים את התמונה. PLA עם ניצוצות מתכתיים, עם סיבי עץ או עם פיגמנטים זוהרים אינו "PLA טהור", והפליטות שלו הן של התוסף לא פחות מאשר של הבסיס; גליל בצבע טבעי הוא הבחירה הבטוחה ביותר כשזה חשוב. השנייה: העובדה ש-PLA מיוצר מתירס אינה הופכת חלק מודפס לבטוח למגע עם מזון. החומר עצמו עשוי להיות מאושר, אבל בין שכבות ההדפסה נלכדים חיידקים שאי אפשר לנקות, וראשי הדפסה מפליז משחררים כמויות זעירות של עופרת. כלי מטבח מודפסים הם רעיון רק כשהיצרן מצהיר במפורש על התאמה, וגם אז — לשימוש קצר וחד־פעמי.

שלוש עובדות שלא ידעתם על PLA

אתם שותים ממנו. כוסות חד־פעמיות "מתפרקות", שקיות תה משולשות, מכסים של כוסות קפה ומגשי מזון קרים — כולם, ברובם, PLA. אותו Ingeo שבגליל שלכם משמש כמעטפת של שקית תה שמחזיקה מעמד במים רותחים בדיוק מספיק זמן, ומתפרקת בקומפוסט תעשייתי אחר כך.

הגוף שלכם יודע לפרק אותו. ברגים אורתופדיים מ-PLA ומקרוביו מוחדרים לעצם ונעלמים בעצמם תוך שנה־שנתיים, כשהעצם מתרפאת ומחליפה אותם — ולכן אין צורך בניתוח שני להוצאתם. זה השימוש שהציל את החומר מהשכחה בשנות השבעים.

לקטיד מריח כמו סוכר שרוף — וזה לא במקרה. הריח המתקתק הקל שעולה מהמדפסת בזמן הדפסת PLA הוא מולקולת הלקטיד שמתנדפת מהחומר המותך, קרובת משפחה של הקרמל. ריח חריף או חמצמץ, לעומת זאת, הוא סימן שהטמפרטורה גבוהה מדי או שיש תוסף בגליל.

PLA+, Silk, Wood ושקוף — אותו שם, חומרים שונים

PLA+ (או PLA Pro, PLA Tough). אין תקן שמגדיר מה זה, וכל יצרן מערבב משהו אחר, אבל הרעיון משותף: PLA עם תוספים משפרי חוזק — לרוב פולימרים גמישים במינון נמוך — שהופכים את החומר מקשיח־ושביר לקשיח־וחסין. ההבדל מורגש בעיקר במכה: חלק ב-PLA+ שנופל מתכופף מעט ונשאר שלם היכן שחלק ב-PLA רגיל נסדק. המחיר של זה הוא טמפרטורת הדפסה גבוהה בכ-10–20 מעלות, בדרך כלל 210–230, גימור מט יותר, ומעט פחות חדות בפרטים דקים. עמידות החום כמעט אינה משתנה — PLA+ אינו פתרון לרכב בקיץ. ה-PLA+ 2.0 של SUNLU שאנחנו מחזיקים הוא הדוגמה הטיפוסית: לחלקים פונקציונליים, קליפסים ומחזיקים שחוטפים מכות, הוא הבחירה שאנחנו נותנים כברירת מחדל.

PLA Silk. תוסף פולימרי שמקנה ברק כמו של משי או מתכת מלוטשת, ומסתיר קווי שכבה בצורה מרשימה. שני דברים לדעת: ההידבקות בין השכבות חלשה יותר מ-PLA רגיל, ולכן החלק חלש יותר בכיוון הגובה ואינו מתאים לשום דבר שנושא עומס; והברק מתגלה רק בהדפסה איטית ומעט חמה יותר, 200–225 מעלות ב-40–50 מ"מ לשנייה — במהירות גבוהה הוא יוצא מט וחסר. לPLA Silk של eSUN בגוונים של זהב, כסף, ברונזה ורוז גולד יש קהל ברור: פסלונים, גביעים, מתנות וכל מה שנועד להיראות ולא לעבוד.

Wood PLA. PLA עם 15–30 אחוזי אבקת עץ אמיתית, שנותנת מרקם, ריח קל של נסורת בזמן ההדפסה, ואפשרות לשייף ולהצביע כמו עץ. הסיבים שוחקים את ראש ההדפסה ונוטים לסתום פייה צרה, ולכן 0.5 מ"מ ומעלה, ולא הפייה הסטנדרטית של 0.4. תכונה יפה שלו: הגוון תלוי בטמפרטורה — ב-190 מעלות הוא בהיר, ב-220 כהה, כי העץ שבו נצרב — ואפשר לנצל את זה לטבעות "שנתיות" בחלק אחד. ה-Wood PLA של SUNLU מגיע בגווני מייפל, דובדבן ואגוז, ומי שמדפיס בו יודע שהוא גם המועמד הראשון לחריטת לייזר אחר כך.

PLA שקוף. החומר עצמו שקוף למחצה, אבל הדפסה רגילה מלאה בגבולות בין שכבות ובאוויר, וכל גבול כזה מפזר אור. שקיפות אמיתית דורשת שלושה דברים: דפנות של קו אחד או שניים בלבד, מילוי 100 אחוז בקווים מקבילים, וטמפרטורה גבוהה מהרגיל — 215–230 — במהירות נמוכה, כך שכל קו נמרח לתוך שכנו ומוחק את הגבול. ב-PLA השקוף של SUNLU, בשקוף טבעי, אדום, כתום וטורקיז, התוצאה בהגדרות האלה היא אפקט זכוכית קפואה; בהגדרות רגילות — פלסטיק חלבי. PVB, שנגיע אליו בהמשך הסדרה, פותר את זה בדרך אחרת לגמרי.

הגדרות מומלצות — נקודת התחלה

המספרים שלמטה מבוססים על ההנחיות של Prusa ועל מדריך החומרים של Simplify3D, ומותאמים למה שאנחנו רואים בפועל. הם נקודת התחלה: כל גליל — גם מאותו יצרן, בצבע אחר — יכול לדרוש 5 מעלות לכאן או לכאן, ומגדל טמפרטורה של עשר דקות חוסך שעות של ניחושים.

שתי הערות על הטבלה. תא סגור מזיק ל-PLA: בתוך תא של מדפסת שרצה שעתיים הטמפרטורה מגיעה ל-40–45 מעלות, קרוב מדי לנקודת ההתרככות, והתוצאה היא פרטים נמרחים, גשרים שנופלים ופילמנט שמתרכך עוד בצינור ההזנה. במדפסות סגורות מדפיסים PLA עם הדלת פתוחה או המכסה מורם. ומאוורר על מלא אינו ברירת מחדל שרירותית — הקירור המהיר הוא מה שנותן ל-PLA את הפירוט שלו, והדבר היחיד שמצדיק להוריד אותו הוא חלק גבוה ודק שמתנדנד, שבו 70–80 אחוז נותנים הידבקות טובה יותר בין השכבות.

עשה ואל תעשה

עשו:

• הדפיסו מגדל טמפרטורה לכל גליל חדש. חמש דקות שמגלות את חמש המעלות שמפרידות בין קווי שכבה נקיים לחוטים.
• נקו את משטח ההדפסה בסבון כלים ומים חמים — לא רק באלכוהול. שומן מהאצבעות הוא הסיבה הראשונה לפינות שמתרוממות ב-PLA, ואלכוהול מורח אותו במקום להסיר.
• הוסיפו brim של 3–5 מ"מ לחלק גבוה עם בסיס צר. ב-PLA זה כמעט תמיד מספיק, בלי דבק ובלי raft.
• אחסנו את הגליל בשקית אטומה עם סיליקה ג׳ל ברגע שסיימתם. בקיץ הישראלי זה ההבדל בין גליל שמדפיס יפה בעוד חודש לגליל שמפצפץ.

אל תעשו:

• אל תדפיסו ב-PLA שום דבר שיישב ברכב, על מזגן, ליד תנור או בשמש ישירה. הוא יתעקם, וזו לא שאלה של איכות הגליל.
• אל תסגרו את הדלת של מדפסת סגורה. הפרטים יימרחו והפילמנט עלול להתרכך בצינור ולהיתקע.
• אל תייבשו PLA מעל 50 מעלות. מעל 55 הליפופים בגליל נדבקים זה לזה, והגליל הופך לגוש.
• אל תשאירו את הראש חם עם PLA בפנים יותר מכמה דקות בין הדפסות. PLA שנשאר ב-210 מעלות מתפחם ומשאיר חלקיקים שחורים שיצוצו בהדפסה הבאה.

מה ניתן למצוא אצלנו בחנות

PLA הוא הקטגוריה הרחבה ביותר במדף הפילמנטים שלנו, וזה מכוון: זה החומר שרוב ההזמנות שמגיעות אלינו מבקשות, ובגוונים שאנשים באמת רוצים. ה-PLA הבסיסי של eSUN מגיע באחד־עשר גוונים — מלבן עצם ובז' דרך אפור בטון ואפור בהיר ועד ירוק הולי, כחול אקווה וסגול ענבים — וה-PLA של AGF משלים בשלושה־עשר גוונים נוספים, כולל קרמל, אדום קורל ותכלת. לצדם PLA+ 2.0 של SUNLU בתשעה צבעים, Silk בחמישה גוונים מתכתיים, Wood בשלושה גווני עץ, ושקוף בארבעה. עצה קטנה מהניסיון: אם אתם מתלבטים בין PLA ל-PLA+ לחלק פונקציונלי — קחו את ה-PLA+; אם זה חלק שמיועד להיראות — PLA רגיל ייתן פרטים חדים יותר.

מהחנות — רלוונטי לכתבה

PLAפילמנט למדפסת תלת מימד – PLA – מבית eSUN75 ₪ PLAפילמנט למדפסת תלת מימד – PLA+ 2.0 – מבית SUNLU75 ₪ PLAפילמנט למדפסת תלת מימד עץ – Wood PLA – מבית SUNLU85 ₪ PLAפילמנט שקוף למדפסת תלת מימד – TRANSPARENT PLA – מבית SUNLU75 ₪

← בחזרה למרכז הידעלקטגוריית הדפסת תלת מימד

שאלות נפוצות על פילמנט PLA

PLA הוא החומר הנכון לכל מה שלא יושב בחום, לא חוטף מכות ולא חי בשמש — וזה, בפועל, רוב מה שרוב האנשים מדפיסים. לדעת מאיפה הוא בא ולמה הוא מתנהג כפי שהוא מתנהג הופך אותו מ"ברירת המחדל" לבחירה מודעת, ומסביר גם מתי הגיע הזמן לעבור הלאה. המדריך הבא בסדרה: פילמנט PETG — החומר שלוקח את הקלות של PLA, מוסיף עמידות לחום ולמכה, ודורש בתמורה להבין מה זה stringing.

אסף צבארי — בעלים של מייקר דיפו. רואה חשבון ומנהל כספים לשעבר שהפך תחביב של שנים לעיסוק מלא, ועוסק בעצמו בהזמנות, בפניות ובמציאת הפתרונות ללקוחות החנות.