PLA (Polymilchsäure) ist ein Grundmaterial für den FDM-3D-Druck. Es handelt sich um einen thermoplastischen Kunststoff und einen Biokunststoff, der aus der Stärke von Pflanzen wie Mais, Kartoffeln, Tapioka, Zuckerrohr oder Rübenschnitzeln hergestellt wird. Der aus diesen Pflanzen gewonnene Zucker wird fermentiert, und die dabei entstehende Milchsäure wird in PLA umgewandelt.

Der weit verbreitete Einsatz von PLA ist auf seine zahlreichen Eigenschaften zurückzuführen, wie niedrige Kosten, lange Haltbarkeit, niedrige Drucktemperatur, Ungiftigkeit, Maßhaltigkeit, Festigkeit und biologische Abbaubarkeit. Aus diesen Gründen eignen sich PLA-Filamente perfekt für Einsteiger in den 3D-Druck, aber auch für die Herstellung von Test- und Kalibrierungsgegenständen, maßgenauen Baugruppen, dekorativen Teilen oder sogar Cosplay-Zubehör.

Es gibt viele Arten von PLA-Filamenten auf dem Markt, von den einfachsten PLA-Typen über verschiedene PLA-Mischungen mit Holz, Stein oder Metall, flexible PLA wie PLA SOFT bis hin zu speziellen PLA wie antibakteriellem, im Dunkeln leuchtendem, transparentem/transluzentem, mehrfarbigem, flammhemmendem, magnetischem, luftreinigendem, röntgenschützendem, leitfähigem, magnetischem oder thermoaktivem PLA.

Bild 1: Vasen aus dem 3D-Druck mit Stonefil PLA von Formfutura. Quelle: Filament2Print.

PLA-Veredelungen

Der 3D-Druck mit PLA bietet viele Arten von Oberflächen, darunter matt, glänzend und seidenmatt. Die Art der Oberflächenbehandlung beeinflusst nicht nur die Haptik des Teils, sondern auch seine Farbe und sogar seine Festigkeit und Haltbarkeit. Bei matten und glänzenden Oberflächen können diese Effekte durch eine Änderung der Druckparameter, den Einsatz einer speziellen Maschine oder die Verwendung einer bestimmten Art von Filament für die gewünschte Oberfläche erzielt werden. Das Seidenfinish kann nur mit der letztgenannten Methode erreicht werden.

Matte

Auf dem Markt gibt es spezielle Filamente, die eine matte Oberfläche für 3D-Druckteile ermöglichen. Ein hervorragendes Beispiel hierfür ist die Polyterra-Produktreihe von Polymaker. Dieses Material ist nicht nur eine umweltfreundliche Lösung mit einem reduzierten Kunststoffanteil, sondern bietet auch ein völlig mattes Ergebnis und verdeckt die Schichtlinien. Matt eignet sich sehr gut für Projekte mit feinen Details, kantigen Designs oder beweglichen Teilen. Es wird auch beim 3D-Druck von fotografischem Zubehör verwendet, um unerwünschte Lichtreflexe zu vermeiden.

Bild 2: 3D-Druckteil mit Polyterra PLA-Filament. Quelle: Polymaker.

Helligkeit

Eine Möglichkeit, ein glänzendes Finish zu erzielen, ist die Verwendung der Polysher-Maschine von Polymaker bei der Arbeit mit ihrem PolySmooth-Filament. Das Verfahren dauert nur 10-30 Minuten und funktioniert, indem das Teil in eine Wolke aus Isopropylalkohol gehüllt wird, um die Beschichtungslinien zu glätten und einen Glanzeffekt zu erzeugen. Das Verfahren ist in dem folgenden Video zu sehen:

Video 1: Der Polierprozess mit der PolySher-Maschine. Quelle: Filament2Print.

Ein künstlicher Glanz kann unabhängig vom verwendeten Material durch das Auftragen von Beschichtungen wie Smooth-On XTC-3D erreicht werden.

Silk

Der Seideneffekt kann nur durch die Verwendung eines PLA-Silk Filaments erzielt werden. Es verleiht dem Stück eine weiche und seidige Oberfläche, die sich perfekt für dekorative Stücke eignet und einen eleganten Stil verleiht. Der seidige Effekt wird durch die Zugabe von Elastomeren erreicht, die das Filament etwas flexibel und elastisch, aber sehr haltbar und rissfest machen.

Bild 3: Mit Silk Gloss PLA-Filament gedruckte Totenköpfe. Quelle: Filament2Print.

Anwendungen in der Architektur und im Bauwesen

In der Architektur und im Bauwesen wird der 3D-Druck mit PLA hauptsächlich für den Druck detaillierter und realistischer Prototypen und Modelle verwendet. Es reduziert den Zeitaufwand für die manuelle Erstellung von maßstabsgetreuen Modellen, ermöglicht die schnelle Bearbeitung und Wiederverwendung von Entwürfen und hilft den Kunden, das Projekt in seiner endgültigen Form besser zu visualisieren.

Bild 4: 3D-gedrucktes Hausmodell mit verschiedenen Texturen. Quelle: 3D Forms.

Unterschiedliche Effekte lassen sich durch die Wahl des Filaments und des Finishs erzielen. Es ist eine großartige Möglichkeit, ein qualitativ hochwertiges Modell vorzubereiten, und hilft dem Kunden, den endgültigen Effekt durch die Nachahmung von Texturen und Materialien zu visualisieren. Ein gutes Beispiel dafür sind die Holz imitierenden PLA-Filamente Timberfill des tschechischen Unternehmens Fillamentum oder die PLA-Filamente StoneFill, EasyCork und EasyWood des Herstellers Formfutura. Diese Produkte imitieren originalgetreu die verschiedenen Texturen von Holz und Stein, indem sie Kork, Granit, Terrakotta und Ton enthalten. Darüber hinaus beeinflusst die Variation der Drucktemperatur den Farbton des 3D-Druckteils, wodurch attraktivere Effekte erzielt werden können.

Die Möglichkeit, verschiedene PLA-Oberflächen aufzutragen, trägt dazu bei, den gewünschten Effekt auf bestimmten Objekten zu erzielen, z. B. um die glänzende Oberfläche einer Porzellanvase, die matte Haptik eines Tontopfs oder die raue, poröse Struktur einer Sandsteinskulptur nachzuahmen.

Kunst- und Designanwendungen

Der 3D-Druck mit PLA eignet sich auch hervorragend für die Erhaltung des kulturellen Erbes, indem Repliken oder Teile von Kunstwerken, wie z. B. Skulpturen, für die Rekonstruktion in 3D gedruckt werden. Mit Hilfe des 3D-Scannings kann ein beschädigtes Objekt mit fehlenden Teilen gescannt, in einer 3D-Modellierungssoftware rekonstruiert und anschließend repariert oder vollständig durch ein 3D-gedrucktes Modell aus PLA ersetzt werden. Dieses Verfahren bewahrt das Originalwerk vor weiterem Verfall und erlaubt es sogar, die 3D-gedruckte Replik zu berühren, zu bewegen und in Museen und Ausstellungen auszustellen, ohne dass die Gefahr einer Beschädigung besteht.

Bild 5: Scannen eines Artefakts mit dem Einscan SE 3D-Scanner. Quelle: Filament2Print.

Der 3D-Druck hat auch in Kunststudios, Museen und Handwerksbetrieben Einzug gehalten. Es macht Design- und Produktionsprozesse viel flexibler als herkömmliche Methoden und erlaubt dem Designer, unendlich viel mit dem Projekt zu experimentieren, ohne teure Materialien zu verschwenden.

Der Designer kann seine Arbeiten individuell gestalten und Stücke einfach, kostengünstig und in kürzerer Zeit als bisher reproduzieren. In der Schmuckbranche kann PLA sowohl zur Herstellung von Prototypen als auch von fertigen Schmuckstücken verwendet werden.

Bild 6: Mit dem Polymaker Polyterra matt gedruckte Ringe. Quelle: Filament2Print.

Der 3D-Druck ist nicht die Zukunft, sondern die Gegenwart und gewinnt in der Welt des Designs, der Architektur, des Bauwesens und der Kunst rasch an Popularität. Die Wahl der richtigen Oberfläche für einen 3D-Prototyp oder ein Modell kann zu einer realistischen, originalgetreuen Darstellung des Entwurfs führen. In der Kunst kann die matte, glänzende oder seidenmatte Oberfläche auch ein eigenständiges Ausdrucksmittel sein, das dazu beiträgt, beeindruckende Kunstwerke zu schaffen.