مقایسه فیلامنت‌ PLA و PLA پلاس؛ چه تفاوتی میان آن‌ها وجود دارد، و هریک برای چه کاری مناسب است؟

پرینت سه بعدی FDM یکی از تکنولوژی‌های پر استفاده پرینت سه بعدی در اصفهان و سایر شهرهای ایران است. همه ما فیلامنت PLA را به عنوان فیلامنتی مقرون به صرفه و کارآمد در حوزه پرینت سه بعدی FDM می‌شناسیم. حال برخی از توسعه‌دهندگان، این ماده را با افزودنی‌های دیگر ترکیب کرده و آن را فیلامنت PLA پلاس (PLA+) نامیده‌اند، که به ادعای آن‌ها، این یکی نوع بهتری از PLA است. در ادامه این مقاله پس از آشنایی مختصر با این دو فیلامنت، به بررسی تفاوت فیلامنت PLA و PLA+ از جهات مختلف خواهیم پرداخت.

فیلامنت PLA چیست؟

قبل از بررسی تفاوت فیلامنت PLA و PLA+ بهتر است ابتدا به طور مختصر با هر یک از این دو فیلامنت آشنا شویم. پلی‌لاکتیک اسید یا PLA، یکی از رایج‌ترین ترموپلاستیک‌های مورد استفاده در پرینت سه‌بعدی FDM است. اگر تا به حال با پرینترهای سه‌بعدی کار کرده باشید، به احتمال زیاد با قرقره‌های فیلامنت PLA سر و کار داشته‌اید. چرا؟ چون PLA ارزان‌قیمت، زیست‌تجزیه‌پذیر و نسبتاً ساده برای پرینت است. نقطه ذوب پایین آن باعث می‌شود برای پرینترهای خانگی و نیمه‌حرفه‌ای کاملاً مناسب باشد.

مزایای PLA

• زیست‌تخریب‌پذیر (دوستدار محیط زیست)
• نقطه ذوب پایین (در حدود 180 تا 220 درجه سانتی‌گراد)
• بدون بو هنگام پرینت
• قیمت مقرون‌به‌صرفه
• چسبندگی خوب به بستر چاپ

معایب PLA

• مقاومت پایین در برابر گرما (در دماهای بالای 60 درجه تغییر شکل می‌دهد)
• شکنندگی قطعات (مناسب نبودن برای قطعات مکانیکی یا تحت فشار)
• جذب رطوبت سریع از هوا
• فرسایش سریع در محیط‌های مرطوب یا پر تنش

محدودیت‌های PLA اغلب به اینجا ختم می‌شود که کاربران هنگام ساخت نمونه‌های عملیاتی یا محصولات مصرفی خود باید به سراغ پلیمرهای دیگر بروند؛ منظور از پلیمرهای دیگر معمولا فیلامنت ABS است با مطالعه مقاله مقایسه فیلامنتPLA و ABS می‌توانید بیشتر با دلایل اینکه چرا کاربران به جای PLA سراغ فیلامنت ABS میروند آشنا شوید.

گاهی نیز کاربران به جای PLA از برخی پلاستیک‌های مهندسی مانند POM و فیلامنت PETG استفاده میکنند. در این میان، گزینه دیگری هم وجود دارد که همه نقاط مثبت PLA را در خود داشته و در عین حال نیز تنها اثر کم‌رنگی از نقاط ضعف آن را به نمایش می‌گذارد.

این گزینه دیگر، PLA پلاس (PLA+) نام دارد که یکی از اعضای تقویت‌شده فیلامنت‌های PLA است. PLA+(بخوانید پی اِل اِی پلاس) از نظر قیمت تفاوت چندانی با PLA ندارد، اما مشخصات فنی آن اندکی بهتر می‌نماید. اکنون این سوال پیش می‌آید که “PLA پلاس چیست” و “آیا PLA+ ارزش آن را دارد که به جای PLA معمولی خریداری شود؟”

 PLA پلاس (PLA+) چیست؟

PLA+ یا PLA پلاس نسخه‌ای اصلاح‌شده از PLA است. نام «پلاس» صرفاً یک اصطلاح بازاریابی است و استاندارد علمی ثابتی برای آن وجود ندارد. این فیلامنت همچنان پایه‌ی PLA دارد، اما با افزودنی‌ها یا فرآوری‌های خاص بهبود یافته است تا عملکردی بهتر ارائه دهد.

چه چیزی PLA+ را متفاوت می‌کند؟

افزودنی‌هایی مانند کلسیم کربنات، پلیمرهای آکریلیک، مواد هسته‌زا یا حتی درصد کمی از ترموپلاستیک‌های دیگر ممکن است در ساخت PLA+ به کار رفته باشند. این ترکیبات می‌توانند ویژگی‌هایی مثل چسبندگی لایه‌ها، انعطاف‌پذیری و استحکام مکانیکی را بهبود ببخشند.

برای مثال:

• eSun PLA+ حاوی ۲٪ کلسیم کربنات است.
• Polymaker PolyMAX PLA دارای پلیمرهای آکریلیک است.

مزایای PLA+

• استحکام مکانیکی بالاتر نسبت به PLA
• چسبندگی لایه‌ها بهتر
• انعطاف‌پذیری بیشتر (کمتر دچار شکست ناگهانی می‌شود)
• بهبود کیفیت سطح پرینت
• در بسیاری از موارد بهتر از PLA در شرایط دمایی کمی بالاتر عمل می‌کند

معایب PLA+

• عدم شفافیت در ترکیب دقیق مواد (به دلیل محافظت از فرمول توسط شرکت‌ها)
• کمی گران‌تر از PLA معمولی
• هنوز در برابر گرمای بالا مانند ABS عمل نمی‌کند

معرفی چند فیلامنت PLA+ خوب و با کیفیت

انواع مختلفی از فیلامنت‌های PLA پلاس در بازار یافت می‌شود. با این حال، تولیدکنندگان همه فیلامنت‌های PLA اصلاح‌یافته را «PLA پلاس» نمی‌نامند. محصولاتی که در دسته PLA+ عرضه می‌شوند به شرح زیر هستند:

• eSUN PLA+
• Polymaker PolyMAX PLA
• Duramic 3D PLA Plus
• Overture PLA Professional
• Filamentive Tough PLA
• Jayo PLA+

آیا PLA+ همان کامپوزیت PLA است؟

توجه داشته باشید که باید بین PLA پلاس و کامپوزیت‌های پایه PLA تمایز قائل شد. PLA پلاس (PLA+) در واقع همان PLA است که اندکی اصلاح شده است، اما کامپوزیت‌های PLA از اجزای دیگری هم تشکیل شده‌اند که مقدار آن‌ها گاهی به 50% هم می‌رسد. برای مثال، برخی از این کامپوزیت‌ها با فیبرهای خرد شده‌ای که در آن‌ها قرار می‌گیرد، تقویت می‌شوند.

قیمت کامپوزیت‌های پایه PLA از PLA پلاس بیشتر است و اغلب در زمینه‌های پیشرفته مهندسی به کار می‌روند. دو کامپوزیت معروف PLA، کامپوزیت CarbonX PLA+CF از شرکت 3DXTech و کامپوزیت PLA پرشده با فلز از شرکت Protopasta هستند؛ اولی ترکیبی از PLA ساخت شرکت Natureworks با نوع خاصی از فیبر کربن است که مدول بالایی دارد، و کامپوزیت دوم ترکیب PLA و آهن است.

تفاوت فیلامنت PLA و PLA+

برخی سازندگان هیچ اطلاعاتی در زمینه مواد به کار رفته در PLA پلاس منتشر نمی‌کنند، از این رو، بررسی تفاوت فیلامنت PLA و PLA+ از نظر محتوای درونی امری دشوار است. با این حال، بررسی تفاوت فیلامنت PLA و PLA پلاس از جنبه عملکرد و مشخصات فنی کاملا شدنی خواهد بود.

از نظر کارایی و عملکرد، چندین تفاوت عمده میان PLA و PLA پلاس(PLA+) وجود دارد که علیرغم تفاوت‌های موجود در برندهای مختلف نیز پابرجا هستند. به عنوان نمونه، PLA پلاس از نظر چسبندگی میان لایه‌ها، سختی و کیفیت سطح بر PLA غلبه دارد، اما از سوی دیگر در دمای بالاتری پرینت می‌شود و کار کردن با آن سخت‌تر است؛ به گونه‌ای که بستر ساخت نیز باید به هنگام پرینت کردن PLA پلاس گرم باشد. با همه این موارد، قیمت PLA پلاس ممکن است بسته به برند آن، تنها اندکی از PLA معمولی بیشتر باشد و اغلب با تنوع کمتری از رنگ همراه است.  در جدول زیر به طور مختصر به بررسی تفاوت فیلامنت PLA و PLA پلاس میپردازیم:

در بخش بعدی، به سراغ مهم‌ترین تفاوت‌های فیلامنت PLA و PLA پلاس رفته‌ایم و بر اساس آن‌ها، کاربرد مناسب هر کدام از این دو فیلامنت را مشخص کرده‌ایم.

1. PLA محکم تر است یا PLA+؟ بررسی تفاوت فیلامنت PLA و PLA+ از نظر استحکام و چقرمگی

فیلامنت PLA معمولی برخلاف قیمت کمی که دارد، یکی از قوی‌ترین فیلامنت‌های پرینت سه بعدی به حساب می‌آید که حتی از ماده‌ای مثل ABS نیز محکم‌تر است. این ماده از سفتی بالایی برخوردار است اما در مقابل، فوق‌العاده ترد بوده و به سرعت می‌شکند.

شکننده بودن فیلامنت PLA همچون مانعی در برابر استفاده از آن در برخی کاربردهای مهم صنعتی است. با وجود استحکام ضربه‌ای پایین، هنگام شکستن به تکه‌های ریزی تبدیل می‌شود که خطر ایمنی به دنبال خواهد داشت. PLA پلاس از PLA معمولی هم قوی‌تر است. در نوع بهبودیافته فیلامنت صلبیت و سختی بیشتری مشاهده می‌شود.

سازنده چینی فیلامنت، eSUN، از جمله شرکت‌های پیشگام در ساخت PLA پلاس است. به ادعای خود eSUN، یک تفاوت فیلامنت PLA و PLA پلاس ساخت این شرکت در آن است که فیلامنت PLA پلاس آن دو برابر چقرمه‌تر از PLA معمولی است. شرکت دیگری به نام Filamentive در بیان تفاوت دو فیلامنت  ساخت این شرکت می‌گوید که مقاومت ضربه‌ای PLA چقرمه خود، 29.8 کیلوژول بر متر مربع است؛ این مقدار با استکام ضربه‌ای PLA معمولی که تنها 3.4 کیلوژول بر متر مربع است مقایسه شود.

2.تفاوت فیلامنت PLA و PLA پلاس در میزان انعطاف‌پذیری

از دیگر تفاوت های فیلامنت PLA و PLA+ میتوان به تفاوت در انعطاف پذیری آنها اشاره کرد. انعطاف‌پذیری فیلامنت‌های PLA پلاس معمولا از PLA معمولی بیشتر است. به گفته بسیاری از کاربران، قطعاتی که با فیلامنت PLA+ پرینت می‌شوند، شکل‌پذیری بهتری دارند. با این تواصیف، می‌توان چنین گفت که انعطاف‌پذیری PLA پلاس چیزی میان PLA و ABS است.

ماده Sunlu PLA+، نمونه‌ای از یک PLA پلاس با خاصیت انعطاف‌پذیری است که بسیار ارزان بوده و در همه جا به راحتی یافت می‌شود. ارقام مربوط به مشخصات فنی Sunlu PLA+ نشان می‌دهند که ازدیاد طول این ماده در نقطه شکست برابر با 45 درصد است. ازدیاد طول PLA معمولی در نقطه شکست تنها 5 تا 7 درصد است، حال آنکه این عدد برای ABS از 10 تا 50 درصد متغیر خواهد بود.

3.تفاوت PLA و PLA+ از نظر مقاومت حرارتی

یک ایراد بزرگ فیلامنت PLA مربوط به زمانی است که این ماده در معرض حرارت قرار می‌گیرد. در دماهای بالا، PLA به سرعت دچار تاب‌خوردگی و تغییرشکل می‌شود. از همین رو، گفته می‌شود که مقاومت حرارتی آن در مقایسه با دیگر فیلامنت‌های پرینت سه بعدی مانند فیلامنت ABS بسیار کم است.

در بسیاری از موارد مربوط به توسعه PLA پلاس به این امر توجه شده است و به سبب همین تلاش‌های کارشناسان، همان فیلامنت معمولی اکنون می‌تواند مقاومت بیشتری از خود در برابر حرارت نشان دهد. کاربران پرینترهای سه بعدی FFF نیز حالا می‌توانند قطعات عملیاتی خود را طوری بسازند که در محیط گرم نیز دوام داشته باشند.

با این حال، افزایش مقاومت حرارتی فیلامنت به معنای افزایش یافتن دمای پرینت آن است که در حالت عادی مسئله خوشایندی نیست. در مثالی از این موضوع، دمای مناسب برای پرینت کردن فیلامنت eSun PLA+، 205 تا 225 درجه سلسیوس در نظر گرفته شده که حدود 15 درجه از دمای پرینت PLA معمولی بیشتر است.

4.مقایسه PLA و PLA پلاس از نظر سهولت پرینت ؛ کدام یک راحت تر پرینت میشود؟

اینکه یک فیلامنت چقدر راحت پرینت شود، به مقاومت حرارتی آن بستگی دارد. در پاراگراف بالا که به بررسی تفاوت فیلامنت PLA و PLA+ از نظر مقاومت حرارتی پرداختیم، گفتیم که مقاومت حرارتی PLA پلاس از PLA معمولی بیشتر است پس پرینت کردن آن با یک پرینتر FDM سطح مبتدی سخت‌تر خواهد بود، چرا که این دسته از پرینترهای سه بعدی در دماهای بالا به خوبی کار نمی‌کنند.

کار کردن با PLA+ زمانی حتی سخت‌تر می‌شود که هیچ بستر یا صفحه ساختی با قابلیت گرم کردن در پرینتر سه بعدی تعبیه نشده باشد. مقاومت حرارتی بالاتر PLA پلاس باعث می‌شود که چسبندگی آن و به ویژه چسبندگی لایه اول روی بستر ساخت کمتر شود. بنابراین هنگامی که بستر به اندازه کافی گرم نباشد، این مشکل با شدت بیشتری پدیدار خواهد شد.

برای داشتن تجربه‌ای بهتر در پرینت و انتخاب پرینتر سه بعدی مناسب برای پروژه‌هایتان ما پیشتر یک راهنمای جامع انتخاب پرینتر سه بعدی خوب را برایتان آماده کرده ایم. احتمال مسدود شدن نازل و اکسترودر به هنگام استفاده از PLA پلاس بیشتر خواهد بود، زیرا گران‌روی آن در مقایسه با PLA معمولی کمتر است. دیگر کاربران PLA پلاس نیز از مشکلات مربوط به آویزان شدن تارهای فیلامنت خبر داده‌اند.

5. تفاوت PLA و PLA پلاس در کیفیت سطح قطعات پرینت شده

از آنجایی که PLA پلاس به عنوان نسخه بهتری از PLA به بازار عرضه می‌شود و همچنین بنا به گفته تولیدکنندگان، انتظار می‌رود که قطعات پرینتی از پرداخت خوبی برخوردار باشند. کاربران نیز اغلب با این امر موافق بوده و به نظر آن‌ها PLA+ پرداختی هموارتر از PLA معمولی به قطعات می‌بخشد. گرچه هنوز دلیل مشخصی برای این موضوع ارائه نشده است.

6.تنوع رنگی فیلامنت PLA و PLA+

درست مانند PLA معمولی، با افزودن رنگدانه‌ها به فیلامنت‌های اصلاح‌یافته PLA می‌توان آن‌ها را به رنگ‌های مختلفی درآورد. اما آنچه که تا به حال از PLA پلاس در بازار عرضه شده است، نشان می‌دهد که گزینه‌های کمتری در طیف رنگی آن یافت می‌شوند. این موضوع حتی برای انواع شفاف PLA+ نیز صدق می‌کند.

افزودن رنگدانه‌ها به یک ترموپلاستیک، ممکن است با تغییر خواص مکانیکی آن همراه باشد. از همین رو است که تولیدکنندگان PLA پلاس از رنگدانه‌هایی که بر خواص مهم آن همچون استحکام و مقاومت حرارتی تاثیر منفی گذاشته، استفاده نمی‌کنند.

7. مقایسه شرایط نگهداری

هر دو فیلامنت باید به گونه‌ای نگهداری شوند که امکان جذب رطوبت برای آن‌ها فراهم نشود. در این راستا، پیشنهاد می‌شود که برای نگهداری آن‌ها از کیسه‌های درزبندی شده استفاده شود که هوا به داخل آن‌ها راه نمی‌یابد. افزون بر این، خشک کردن فیلامنت با استفاده از دستگاه مخصوص قبل یا حین فرآیند پرینت، نتیجه بهتری را رقم خواهد زد.

8.کدام یک ارزان تر است PLA یا PLA پلاس؟ نفاوت فیلامنت PLA و PLA+ از نظر قیمت

به طور کلی، با توجه به موارد گفته شده در مقایسه دو فیلامنت PLA و PLA+، انتظار می‌رود که کیفیت و کارایی پرینت PLA پلاس بهتر از PLA باشد، به همین خاطر هم در حالت عادی، قیمت فیلامنت PLA پلاس نسبت به فیلامنت PLA از همان برند اندکی بیشتر است. به عنوان مثال، قیمت PLA+ eSun به ازای یک کیلوگرم چیزی حدود 26 دلار است، در حالی که هر یک کیلوگرم از PLA معمولی همین شرکت با قیمت 23 دلار به فروش می‌رسد.

اختلاف اندکی میان قیمت فیلامنت‌های PLA و PLA پلاس در برندی مثل eSun وجود دارد. از سوی دیگر هنگام مقایسه قیمت PLA و PLA+، باید توجه داشته باشید که گاهی ممکن است قیمت PLA معمولی یک برند رده بالا حتی از PLA پلاس یک برنده رده پایین‌تر هم بیشتر باشد.

9.مقایسه PLA و PLA+ از نظر کاربرد _ هرکدام برای چه کاری مناسب اند؟

با توجه به مشخصات فنی PLA+، این فیلامنت برای پرینت قطعاتی مناسب است که می‌بایست پایداری خود را در دماهای بالا حفظ کنند، و یا در برابر ضربه مقاومت خوبی نشان دهند. به هر حال ممکن است یک فیلامنت همه جا به کار نیاید. برای مثال، زمانی که یک پرینتر FFF (پرینتر سه بعدی FDM) قابلیت کار کردن در دمای بالا را نداشته و یا هیچ بستر گرمی در پرینتر تعبیه نشده باشد، بهتر است به سراغ فیلامنت‌های PLA معمولی بروید که دمای ذوب کمتری دارند.

در پایان، خریداران فیلامنت‌های FDM باید بدانند که هردو فیلامنت PLA و PLA پلاس با عملکرد فوق‌العاده خود شناخته می‌شوند، و بیش از تولید قطعات عملیاتی، برای ساخت نمونه‌های اولیه به کار می‌روند. اگر کاربرد قطعه پرینتی به گونه‌ای است که تنش زیادی بر آن اعمال خواهد شد، پلاستیک‌های مهندسی مانند POM و نایلون، و یا PEEK که یک پلاستیک عملکرد بالا است، گزینه بهتری خواهند بود.

به عبارتی، اگر گاهی استفاده از PLA+ به جای PLA با بهبود خواص قطعات پرینتی همراه باشد، بدین معنا نیست که در همه جا به صورت معجزه‌آسا عمل کند.  انتخاب بهترین فیلامنت به عوامل متعددی بستگی دارد؛ تجربه و دانش در این زمینه می‌تواند تفاوت بزرگی در کیفیت و ماندگاری قطعه نهایی ایجاد کند. بنابراین، اگر می‌خواهید از عملکرد بهینه فیلامنت‌ها در پروژه‌های خود مطمئن شوید، استفاده از خدمات پرینت سه بعدی حرفه‌ای می‌تواند بهترین راه باشد.

جمع بندی

فعالان حوزه توسعه مواد، PLA پلاس را به عنوان نوع باکیفیت PLA و دارای مزایای برتر، وارد بازار می‌کنند. حقیقت امر نیز همین بوده و افراد مختلف به تجربه دریافته‌اند که PLA+ از نظر چقرمگی، چسبندگی بین لایه‌ها و دیگر موارد نام‌برده بر PLA معمولی برتری دارد. کاربران پرینترهای سه بعدی، بازخورد مثبتی از عملکرد این فیلامنت و به خصوص نتایج موفقیت‌آمیز پرینت با برندهای معروفی مانند eSun و Overture بازتاب داده‌اند.

اما آیا همیشه PLA پلاس راه‌حل نهایی است؟ خوب است دوباره خاطرنشان کنیم که عبارت «PLA پلاس» همیشه به معنای یک کیفیت بالاتر نیست، چه بسا که ممکن است گاهی فیلامنت PLA معمولی یک برند خوب و شناخته‌شده بهتر از PLA پلاس یک فروشنده بی‌نام‌ونشان عمل کند.

همانطور که ممکن است گاهی فیلامنت PLA معمولی یک برند خوب و شناخته‌شده بهتر از PLA+ یک فروشنده نامعتبر باشد، انتخاب مناسب‌ترین فیلامنت نیز نیاز به درک درست از نیازهای پروژه دارد. اینجاست که تجربه و دانش وارد میدان می‌شود.

اگر این سوال همچنان برای شما وجود دارد که “بین فیلامنت PLA و PLA+ کدام فیلامنت برای کار من بهترین انتخاب است؟“، شاید زمان آن رسیده که از خدمات پرینت سه بعدی تخصصی استفاده کنید. تیم ما با نگاهی دقیق به نیازهای شما، راهنمایی‌هایی ارائه می‌دهد که نه تنها در زمان و هزینه صرفه‌جویی می‌کند، بلکه بهترین نتیجه را نیز برای شما به ارمغان می‌آورد. برای دریافت مشاوره از متخصصان حوزه پرینت سه بعدی، با ما در تماس باشید.