El famoso filamento PLA, es el tipo de material más usado en la impresión 3d por toda clase de consumidores, ya sean principiantes o profesionales. En este artículo se hablará al detalle y en profundidad de todas sus características, usos, consejos…

Un poco de historia (origen)

Este termoplástico, también se conoce como ”ácido láctico” o ”poliácido láctico” con nombre químico (ácido 2-hidroxipropanoico). La materia prima destacable del PLA es el maíz (material ecológico), pero en general proviene de materias primas ricas en almidón, como puede ser también la yuca, o caña de azúcar.

Sus orígenes se remontan al año 1780 cuando fue descubierto por el químico Scheelle. Unos años más tarde, el científico Wallace Carothers creó una sustancia con un peso molecular mínimo (PLA). Finalmente, a partir de los años 90 se empezaron a implementar las primeras empresas de fabricación de filamentos 3d, en las cuales fabrican todo tipo de filamento 3d, además del PLA.

Usos del filamento PLA

Este polímero de forma genérica presenta diferentes usos y aplicaciones, sin embargo, en el mundo de la impresión 3d ofrece de forma habitual los siguientes:

• Figuras decorativas.
• Maquetas.
• Piezas de gran envergadura.

Características del PLA

El filamento PLA es mayormente conocido por su facilidad de impresión, lo que le hace uno de los primeros materiales con los que  los consumidores empiezan a imprimir en 3d, incluso sin tener mucha idea. Además de esta gran cualidad del filamento PLA, se detallará a continuación el resto de características que posee:

1. El rango de temperatura de impresión está entre (190-220)ºC. La temperatura a la cual se debe imprimir, debe estar entre las dos; aunque la temperatura óptima de impresión (depende de cada extrusor), suele estar entre (198-210)ºC.
2. Presenta una resistencia mecánica baja, es decir, se trata de un material frágil a la vez que duro. Esto implica que, una vez impresa la pieza no es muy aconsejable realizar tratados mecánicos sobre ellas (taladros, lija,…). No obstante, se pueden realizar con sumo cuidado y sin aplicar demasiado esfuerzo sobre las mismas.
3. En referencia a la temperatura, cualquier objeto o pieza impresa en PLA se vuelve endeble a temperaturas entorno a (60-70)ºC.
4. Según sea la marca del filamento, este puede presentar un aspecto translúcido u opaco. El paso de la luz a través de la pieza se reduce cuando el grosor de la misma va aumentando.
5. El filamento PLA translúcido posee un determinado brillo cuando la luz incide sobre el material.
6. Menos contracción entre capas. Esto permitirá que no se produzca el ”efecto warping” o que las capas intermedias-altas se agrieten por mala adhesión entre ellas ”todo lo contrario al ABS”.
7. Más de un cambio de fase cuando este material se calienta, manteniendo un estado más líquido que otros materiales.
8. Un olor más agradable y no tóxico, puesto que, como ya se ha mencionado anteriormente, el PLA se fabrica a partir de maíz. Esto lo hace ideal para impresiones en hogares y sobre todo en entorno frecuentados por muchas personas.

Tipos de PLA

Dentro de la gama de filamentos PLA, encontramos unos cuantos tipos, que difieren según sus propiedades. Podemos distinguir entre PLA (estándar, que además puede tener modificaciones en sus todos o propiedades), PLA 850, PLA 870, y PLA mezclado con otros materiales (hablaremos en detalle más abajo).

PLA Estándar

Se trata del filamento que todos conocemos, un material muy fácil de usar, con con poca resistencia térmica y poca resistencia al impacto. Además es un material bastante rígido.

El PLA se puede mezclar con partículas, para crear filamentos muy diversos, con efectos y diferentes propiedades:

• PLA con escamas aluminio, también conocido como glitter o PLA efecto metalizado. El Pla efecto metalizado ayuda a disimular las capa, los hay con diferentes cargas de purpurina para conseguir un mayor o menor efecto.
• Mezclado con madera real: el PLA madera viene en diferentes proporciones, en algunos casos puede venir hasta con un 40% de madera real. Estos filamentos consiguen impresiones de tacto ligeramente rugoso y visualmente parecen impresiones de madera.
• PLA Seda: es un material más viscoso, reflecta ligeramente la luz, siendo brillante y sedoso al tacto.
• Con piedra real: el PLA Piedra, al igual que el de madera, lleva polvo de piedra real, y consigue efecto mate y visualmente parece una impresión de piedra.
• También puede mezclarse el PLA con otros materiales como el PLA con Fibra de Carbono que consigue más resistencia y flexibilidad.

PLA 850

Es un material con baja contracción térmica y de cristalizado rápido, además permite impresiones a velocidades superiores al PLA estándar. Por otro lado, es también un material ligeramente más resistente al impacto. Además, es un poco menos rígido que el PLA estándar.

PLA 870

Este PLA, permite incrementar sus propiedades como la resistencia al impacto o resistencia térmica, si se somete a un proceso de recocido. El PLA 870 tiene unas propiedades similares al ABS pero resulta tan fácil de imprimir como un PLA. Este PLA 870 también tiene mejor resistencia a la intemperie (resistencia UV).

El proceso de recocido se puede realizar de 2 formas:

• Al horno: utilizando temperaturas de entre 50-60 grados. Es conveniente evitar el sistema de ventilación del horno y utilizar la función de calor superior e inferior. El tiempo puede oscilar entre unos minutos y 1 hora, dependiendo del tamaño de la pieza.
• En Agua: calentando el agua en torno a 70 ºC, sumergiendo la pieza en el agua y esperar a que el agua enfríe. Mantenerla sumergida hasta que la temperatura del agua alcance los 20 ºC (aprox).

Tabla comparativa PLA, PLA 850, PLA 870

¿Qué temperatura debo usar para PLA cuando voy a imprimir en 3D?

A pesar de que dentro de las características del filamento PLA hemos hablado de sus temperaturas de impresión, vamos a dedicar una sección a hablar específicamente de esto, de la Temperatura del PLA.

Y es que muchas veces creemos que este material tiene una temperatura concreta de impresión, y no es del todo así.

Los materiales en impresión 3D funcionan por rangos de temperatura, mínimos y máximos, y a la hora de imprimir, debes tener en cuenta los rangos de temperatura del PLA mínimos y máximos de la marca de tu PLA.

En términos generales, debemos tener en cuenta lo siguiente:

• Los rangos de temperatura de impresión del PLA oscilan entre los 190 – 220 ºC (pero pueden tener una temp. mínima menor, o una temp. máxima mayor)
• El PLA corre riesgo de cristalizar en el hotend si se mantienen temperaturas altas (p.e. 240 – 250 ºC), por lo que no es bueno abusar de mantener una temperatura muy alta en el hotend durante tiempo prolongado.
• La temperatura de deformación del PLA está en torno a los 60 – 70 ºC, esto quiere decir, que si imprimes, por ejemplo, un soporte para gafas de sol para el coche, y lo dejas en verano dentro del coche, muy probablemente se te deforme.
• La temperatura de la base en el PLA puede ser 0, es decir, imprimir sin calefactar la base. Pero lo cierto es que utilizar la cama caliente le siente muy bien a la adhesión del PLA. Nosotros te recomendamos usar la base caliente en torno a los 50-65 ºC
• Ten muy en cuenta siempre los rangos máximos y mínimos de temperatura, tanto de nozzle como de base, en función de la época del año en la que te encuentres.

Inconvenientes del Filamento PLA

No todo es bueno…Anteriormente, se ha comentado algún inconveniente que presenta este plástico biodegradable por compostaje. Además de su fragilidad, lamentablemente absorbe mucho la humedad ”cuidado en el entorno en el que esté o imprima”. En el apartado de (Consejos y usos), se darán algunas indicaciones para conservas este material. Otra principal desventaja es su poca resistencia térmica (60-70) ºC. Esto hace que este material plástico sea poco útil para aquellas piezas que requieran soportar temperaturas altas.

Consejos y usos

En este apartado, se mencionarán una serie de consejos y usos que le ayudarán a realizar impresiones de gran calidad; desde pequeñas piezas hasta piezas de gran envergadura:

• Cuando la impresora 3d no esté imprimiendo, el extrusor no debe de estar mucho tiempo (5 min o más)  a temperatura de extrusión (190-220) ºC con el material dentro. En caso contrario, el material perdería sus propiedades plásticas, dando unos resultados de impresión poco satisfactorias. Además, en tiempos prolongados a dicha temperatura con la impresora 3d parada, puede provocar atasco del extrusor.
• La impresora 3d en la que se vaya a imprimir el filamento PLA, no necesita cama caliente, puesto que, este material una vez fundido a su temperatura, se encuentra en estado más líquido que otros materiales. Esto implica menos contracción entre capas, y por lo tanto, no necesita un aporte extra de calor para conseguir una buena adherencia entre capas.
• En el caso de poseer la impresora 3d cama caliente, es aconsejable que su cama se encuentre a temperaturas bajas (30-50) ºC, o incluso 70 ºC “piezas grandes”.
• El área de impresión de la cama deberá contener alguna superficie donde se pueda imprimir y retirar la pieza impresa sin dificultad y sin dañar la cama. Las superficies más utilizadas y recomendadas en orden de preferencia son:

Con cama caliente

• Cristal de 3 mm de grosor (usando adhesivos como Dimafix, 3Dlac, Magigoo).
• Lámina PEI
• Base flexible
• Cinta de carrocero
• Cinta Kapton

Sin cama caliente caliente

• Cristal de 3 mm de grosor (usando adhesivos como laca).
• Lámina PEI
• Cinta de carrocero
• Cinta Kapton

En general, no está de más usar las Camas calientes para impresoras 3D aún cuando el material tenga buena adherencia a baja temperatura o sin necesidad de calefactar.

 Piezas alargadas, finas y pequeñas

Cuando se trata se imprimir piezas de este tipo, alguna vez que otra, puedes encontrar determinadas partes irregulares de la pieza impresa o totalmente fundida. Existen soluciones para este problema:

Ventiladores de capa

Este tipo de elementos extras, se pueden conseguir por muy poco en el mercado libre para aquellas impresoras 3d (opensource). Aquellas que sean de código cerrado, se deberá consultar a la marca de su existencia.

La finalidad de los ventiladores de capa es aportar a la impresión un flujo de aire localizado en cada punto de la impresión que lo requiera. Esto permite acelerar el enfriamiento entre capas, reduciendo así el alto riesgo de irregularidades.

Copias de los modelos

Otra opción más cotidiana es realizar varias copias del modelo a imprimir, dejando siempre una distancia entre los mismos, aumentando así el recorrido y el tiempo de enfriado de las capas de cada uno. Con esto se consigue reducir las irregularidades que pueden aparecer en la pieza.

Caducidad y conservación

Como cualquier otro filamento 3d, el PLA tiene una vida útil aproximada de 1 año, una vez que ha sido extraído de su envase al vacío. A continuación, se nombrarán una serie de consejos para mantener el filamento 3d en buen estado y poder alargar su vida de utilidad:

• El primero y más aconsejable es volver a envasar al vacío el filamento, para ello puedes usar bolsas de vacío. Si se le añade un sobre de sílica gel, favorecería su conservación aún más, extrayendo la humedad que tenga.

• Otro método, consiste en almacenarlo en algún entorno cerrado (caja, almacén,…), donde no ataque notablemente la humedad. Además, para mayor seguridad, deberá ir acompañado del sobre de sílica gel o cualquier otra sustancia absorbente de humedad.
• Si la bobina ya ha cogido humedad, puedes usar un almacenador o secador de filamento para recuperar el estado funcional del material.

Conclusiones

Después de todo lo leído y su notable presencia en el mundo 3d, se ha convertido en un tipo de material muy recomendado para cualquier tipo de consumidor. No sólo por sus facilidades a la hora de imprimir o sus cualidades, sino por su precio económico y por los diferentes formatos existentes en el mercado 3D (300g, 500 g, 1 Kg, 3 Kg, 5 Kg,…) entre otros.

Finalmente, queda por decir que la presencia de este material se agradece cuando la situaciones se complican con otros tipos de materiales, o bien, cuando se quieren hacer impresiones desde lo más fácil hasta impresiones de gran envergadura.

Tio Filamentos PLA