Blog

Fakt: PLA je biologický rozložiteľné (biodegradable)
Fakt: PLA nedokáže príroda bez pomoci človeka rozložiť
Asi si poviete že tieto 2 fakty sú veľmi protichodné, avšak sú rovnako pravdivé.

Je teda PLA skutočne biologický rozložiteľné alebo je to iba marketing?

“PLA filamenty (kyselina polylaktická) sú vyrobené z prírodného kukuričného škrobu, biologický rozložiteľné a BIO !“
Takto predaný PLA znie (aj vôňa) tak dobre, že by si človek pomaly aj mohol začať tlačiť doma halušky. Takto sa marketingovo predáva PLA, takto vám ho aj my predáme, lebo je to pravda, PLA bude v jednom bode biologický odbúrateľné. Marketing však neupresňuje kedy a ako bude PLA takto dokonalé.
Začnime veľmi dôležitou definíciou: Čo znamená “Biologický rozložiteľné“ ?
– Že hodím do prírody a za 2 mesiace je to fuč
– Látka alebo objekt schopný sa rozložiť pomocou baktérie alebo živým organizmom bez znečisťovania životného prostredia.

Realita:

PLA bude stále iba plast a ak sním nebudeme zachádzať zodpovedne, tak si príroda neporadí aj napriek všetkým jeho úžasným BIO vlastnostiam. Rozložiť PLA pri našich bežných klimatických podmienkach bude trvať tisícky rokov a z PLA výtlačku bude len ďalší kus plastu v prírode. PLA nie je take "slabé" aké sa zdá byť.

Ako teda biologický rozložiť  PLA?

Aby ste rozložili PLA, budete potrebovať:

•  Priemyselný kompostér
• 60°C konštantná teplota
  
• 2/3 zmes organického substrátu
  
• 80% vlhkosť
  
• Prívod kyslíku
  
• Aspoň 5 dní

Tieto podmienky máju možno k dispozícií 0.1% z nás a teda v ostatných 99.9% prípadov sa dá PLA výtlačok považovať za obyčajný kus plastu ktorý bude ležať pri bokoch iných plastov podobne dlho.

Ktorý PLA je najmenej škodlivý?

Najmenej modifikované PLA je transparentné (nesfarbené), keďže je to jeho prvotná forma po výrobe. Transparentné sa dá považovať za „reálne nemodifikované surové PLA“. Je mimochodom aj najlepšie tlačiteľné. Čierne, modré, červené a všetky farebné PLA sú už modifikované pridaním farebných pigmentov. Výrobcovia máju rôzne pigmenty a nedá sa určiť presné pravidlo o tom, ktorá farba je "najškodnejšia". Všeobecne platí že čierne filamenty sú najviac modifikované (je do nich potrebné dať viacej pigmentu ako do ostatných) a preto je možné, že filamenty rovnakého materiálu ale inej farby sa tlačia mierne odlišne.

Pla bude mať však stále výhodu oproti iným plastom, a to že keď už sa po tých x rokov rozloží, nezanechá po sebe nič škodné (podľa definície: rozloží sa bez znečisťovania životného prostredia)

Čo navrhujeme?

Najideálnejšie všeobecné riešenie ktoré momentálne existuje pre plasty je zachovať ich v konečnej forme a používať ich opakované.
Prosíme Vás, aby ste s našimi filamentmi pracovali čo najzodpovednejšie, a v každom prípade či je to PLA, ABS, PET-G nikdy nevyhodili zvyšky po tlači do žltého kontajneru. A to z dôvodu že, zvyšky po tlači (supporty, nepodarky) nie sú označené materiálovým piktogramom a v triediacich linkách spôsobujú akurát problémy, kedy ich pracovnici musia ručne zaradiť ako neidentifikovateľný odpad. Najmenej modifikované (a najlepšie tlačiteľný) je transparentný PLA. Je stále lepšie používať PLA ako napríklad ABS, keďže keď sa PLA konečne rozloží, nezanechá po sebe stopy.

Pri takmer každom materiáli nájdete informáciu o jeho "tepelnej odolnosti“. Tento pojem je však veľmi široký a taký, aký ho poznáme po slovenský nemá jasnú definíciu.

V prípade že tepelná odolnosť materiálu je kľúčová pre Vašu aplikáciu je potrebné hlbšie porozumenie jednotlivým pojmam na technických listoch. Nakoľko väčšina technických listoch je po anglický nebudeme prekladať jednotlivé pojmy do slovenčiny. Začneme s tým, s čím sa najčastejšie stretávame:

Glass Transition Temperature (Tg)

Tg je teplota, pri ktorej sa kryštalická alebo semikryštalická časť polyméru začína topiť a mení sa z usporiadanej štruktúry na amorfnú štruktúru.

Jednoducho povedané je to teplota pri ktorej sa začína vnútorná štruktúra materiálu meniť a materiál „začína strácať“ svoje mechanické vlastnosti. Na prvý pohľad sa môže zdať, že ak prekročíme Tg, na výtlačok z daného materiálu sa už nemôžeme spoľahnúť. Tg je však zradné v tom, že nič konkrétne o mechanických vlastnostiach nehovorí, iba to, že sa menia, ale ako veľmi, to už nám Tg nepovie. Tg nie je mechanická záťažová skúška ale skôr chemická vlastnosť.

Keď mi Tg teda veľa toho nepovie o mechanických vlastnostiach, na čo sa mám teda pozerať?

Heat Deflection Temperature (HDT)

"HDT je miera odolnosti polyméru proti zdeformovaniu pri danom zaťažení pri zvýšenej teplote." V praxi to znamená, že daná vzorka bude mechanický namáhaná pri konkrétnej sile v danom bode, pričom okolitá teplota sa časom konštantne zvyšuje. Momentom, keď bude vzorka ohnutá o 0.25mm sa zaznamená aktuálna teplota a tá, bude predstavovať hodnotu HDT.

2 najčastejšie použité zaťaženia sú:

• 1.8 MPa ( 264 psi) ISO 75-A
• 0.46 MPa (67 psi) ISO 75-B
  

HDT reprezentuje mieru tuhosti materiálu pri zvyšovaní teploty, pre mechanické aplikácie je omnoho smerodajnejšie než Tg!

Najlepšie možno ilustrovať rozdiel Tg a HDT na príklade dvoch materiálov priamo z nášho eshopu:

• PLA od Filament-PM
  Tg= 55°C,
  HDT 0.46MPA = 55°C 
• PolyMide™ PA6-CF PolyMaker
  Tg = 56.6°C
  HDT 0.46MPa: 215°C!
  

Vicat softening temperature (VST)

Vicat Softening Temperature (VST) alebo teplota mäkčenia Vicat je ďalším dôležitým ukazovateľom tepelnej odolnosti, pri ktorej materiál začne strácať svoju tvrdosť a začne mäknúť. Ľudskou rečou, ten test je niekde medzi Tg a HDT. Je to univerzálnejšia hodnota.

Na meranie teploty zmäkčovania Vicat sa používa Vicatov prístroj. Test spočíva v tom, že sa na vzorku materiálu pri konštantnom zaťažení (v prípade plastov bežne 10N alebo 50N) aplikuje ihla s určitou priemerom. Potom sa teplota vzorky postupne zvyšuje s rýchlosťou 50°C za hodinu (alebo 120°C za hodinu pre niektoré materiály). Teplota zmäkčovania Vicat (VST) je definovaná ako teplota, pri ktorej sa ihla prepadne o určitú vzdialenosť (bežne 1 mm) do materiálu.

Záver

Je dôležité si uvedomiť, že VST, Tg a HDT poskytujú rôzne informácie o materiáloch a ich tepelnej odolnosti. Preto je najlepšie použiť kombináciu týchto testov na úplné zhodnotenie materiálu a jeho výkonnosti pri zvýšených teplotách. V niektorých prípadoch môže byť jeden test vhodnejší ako druhý, v závislosti od špecifických požiadaviek aplikácie.

Tg je zameraný hlavne na štúdium zmien v amorfnej štruktúre materiálu, zatiaľ čo HDT sa zameriava na testovanie deformácie materiálu pri konkrétnom zaťažení. VST pokrýva širší rozsah materiálov a je vhodný pre testovanie zmäkčovania v dôsledku tepla.

Zaujímavosť: Niektoré materiály úmyselne používame nad ich Tg (ako napríklad TPE, TPU) nakoľko vtedy majú pre nás využiteľnejšie vlastnosti (flexibilita).

Zdroje:
https://www.toppr.com/guides/chemistry/the-solid-state/crystalline-and-amorphous-solids/

https://omnexus.specialchem.com/polymer-properties/properties/glass-transition-temperature

https://omnexus.specialchem.com/polymer-properties/properties/heat-deflection-temperature-of-plastics

https://www.iso.org/standard/55653.html

Opýtali sme sa umelej inteligencie, ako by dokázala zlepšiť 3D tlač. Odpovede boli vygenerované a preložene z angličtiny najnovším modelom GPT-4.
Prikaz (prompt) znel nasledovné: How could AI use 3D printing and how could 3D printing leverage AI?

Optimalizácia dizajnu

AI sa dá využiť na vytvorenie efektívnejších a optimalizovaných dizajnov pre 3D tlač. Dokáže analyzovať štrukturálne požiadavky a obmedzenia materiálov na generovanie dizajnov s optimálnym pomerom pevnosti k hmotnosti, minimálnym použitím materiálu alebo inými požadovanými vlastnosťami.

Generatívny dizajn

AI môže automaticky generovať množstvo variantov dizajnu na základe zadaných parametrov alebo obmedzení. Dizajnéri potom môžu vybrať najlepšie možnosti alebo ďalej upravovať dizajny pred 3D tlačou. Týmto sa šetrí čas a zdroje a vznikajú inovatívne a funkčné dizajny.

Kontrola kvality a detekcia chýb

AI algoritmy dokážu analyzovať dáta zo snímačov monitorujúcich proces 3D tlače na identifikáciu anomálií alebo chýb v reálnom čase. To umožňuje okamžité prijatie nápravných opatrení, znižovanie odpadu a zlepšovanie kvality finálneho produktu.

Personalizácia

AI umožňuje masovú prispôsobivosť produktov prostredníctvom prispôsobovania dizajnov individuálnym potrebám a preferenciám. Napríklad AI môže pomôcť vytvárať prispôsobené protetiky, ortetiky alebo dokonca personifikované spotrebné produkty.

Vývoj materiálov

AI môže pomôcť pri objavovaní a vývoji nových materiálov pre 3D tlač predpovedaním ich vlastností a charakteristík výkonu. To môže viesť k vytvoreniu materiálov s jedinečnými vlastnosťami alebo kombináciami vlastností.