PLA HT: L'evoluzione del PLA per applicazioni tecniche

Il PLA convenzionale è facile da stampare, biodegradabile e le emissioni prodotte durante la stampa sono molto meno nocive rispetto ad altri materiali, ma subisce deformazioni a temperature relativamente basse. In effetti, inizia ad ammorbidirsi intorno a 55°C e perde la forma vicino a 60–70°C. Questa bassa resistenza termica del PLA limita il suo utilizzo in pezzi funzionali sottoposti a calore o stress. Per superare questo limite, sono stati sviluppati filamenti PLA ad alta temperatura (HT-PLA), che mantengono la facilità di stampa del PLA standard ma resistono molto meglio al calore.

PLA vs HT-PLA: come funziona il nuovo materiale

Immagine 1: confronto tra un oggetto stampato in HT-PLA (sinistra) e uno in PLA generico (destra) dopo esposizione al calore. Fonte: Polymaker

Molti produttori, come Polymaker e Spectrum, descrivono il HT-PLA come un PLA di “prossima generazione” capace di mantenere la forma anche a temperature estreme (fino a 150°C), “senza deformazioni, senza cedimenti, senza compromessi”. Allo stesso tempo, questo materiale si stampa altrettanto facilmente come il PLA standard, usando parametri PLA convenzionali (temperature dell’estrusore ~210–230°C e letto 25–60°C) e senza necessità di camera chiusa. Questo significa che offre la comodità del PLA (non si deforma né si ritrae visibilmente durante la stampa) insieme a una resistenza al calore molto superiore. Inoltre, Polymaker indica che il suo HT-PLA non richiede post-lavorazioni termiche: “stampa e basta”. Facoltativamente, per applicazioni esigenti, si può applicare un trattamento termico di ricottura (anneal), sottoponendo il pezzo a circa 30 minuti a ~100°C, aumentando ulteriormente il punto di ammorbidimento. Attualmente, questo può essere fatto con un essiccatore avanzato come il Sunlu Filadryer E2. In sintesi, l’HT-PLA unisce la facilità di stampa del PLA con prestazioni termiche vicine ai materiali industriali.

Caratteristiche principali dell’HT-PLA

Immagine 2: Modello stampato in HT-PLA colore “Tropical” di Polymaker. Fonte: Polymaker

Le proprietà dei diversi filamenti HT-PLA variano in base al rinforzo con fibre e al produttore. Le proprietà principali più comuni includono:

• Alta stabilità termica: resiste senza deformarsi fino a circa 100–150°C, molto al di sopra dei ~60°C del PLA standard.
• Facile da stampare: utilizzabile con impostazioni PLA generiche (ugello 210–230°C, letto 25–60°C, ventola accesa); non richiede camera chiusa né materiali speciali aggiuntivi.
• Resistenza meccanica: resistenza alla trazione comparabile al PLA rinforzato (ad esempio ~42,8 MPa sull’asse X) a seconda del materiale e del produttore, senza compromettere finiture lisce o adesione tra strati.
• Velocità e scorrevolezza: consente stampe molto rapide (fino a 300 mm/s), pari o superiori a molti PLA commerciali.
• Facile post-lavorazione: non richiede trattamenti chimici o rivestimenti aggiuntivi; tuttavia, nell’HT-PLA di Polymaker una ricottura successiva aumenta il Vicat/HDT a circa 150°C.
• Ecologico: mantiene la biodegradabilità del PLA originale (Polymaker indica che la matrice è principalmente PLA, con componenti non biodegradabili minimi).
• Varietà di colori: disponibile in tonalità opache e semi-lucide molto attraenti, adatte anche a pezzi finali dall’aspetto professionale.

Grazie a queste caratteristiche, l’HT-PLA permette di stampare pezzi complessi e dettagliati per applicazioni tecniche che prima richiedevano ABS/ASA o altri polimeri impegnativi, ma senza rinunciare alla comodità del flusso di lavoro PLA.

HT-PLA-GF: PLA ad alta temperatura rinforzato con fibra di vetro

Sebbene altri produttori offrano varianti di HT-PLA, come Add:north con il suo PLA-HT Pro, un PLA resistente alle alte temperature, Polymaker propone anche HT-PLA-GF (Glass Fiber), una versione rinforzata con circa il 12% di fibra di vetro.

Immagine 3: Una bobina di HT-PLA-GF. Fonte: Polymaker

Questa variante mantiene la facilità di stampa dell’HT-PLA standard, ma aggiunge rigidità e resistenza meccanica extra. Secondo Polymaker, dopo la ricottura, l’HT-PLA-GF raggiunge una “resistenza termica simile all’ABS” e supporta carichi meccanici elevati fino a ~130°C senza ammorbidire. In pratica, ciò significa che i pezzi HT-PLA-GF (ad esempio scaffali, supporti o componenti funzionali) possono funzionare in ambienti così caldi che prima tolleravano solo materiali come ABS o nylon.

È importante notare che la fibra di vetro lo rende leggermente abrasivo per gli ugelli normali: Polymaker consiglia di usare ugelli in acciaio temprato per HT-PLA-GF. In cambio, il guadagno in stabilità e rigidità di solito compensa questa esigenza extra. In generale, HT-PLA-GF è pensato per usi professionali che richiedono massima stabilità dimensionale sotto calore (ad esempio stampi in silicone per colata a caldo, parti di macchinari soggette a attrito o calore) senza perdere la facilità di stampa del PLA.

Stampa e ricottura (annealing) di HT-PLA

La stampa con HT-PLA è molto simile al PLA standard. Parametri tipici: ugello 210–230°C, letto moderatamente riscaldato (25–60°C), ventola attiva. Non è necessario preriscaldare a lungo né adesivi speciali (anche un letto leggermente caldo o del nastro può migliorare l’adesione iniziale). Non è richiesta una camera chiusa, poiché il materiale si deforma appena durante la stampa. Grazie a ciò, è possibile stampare pezzi grandi su stampanti aperte senza warping significativo.

Video 1: HT-PLA-GF e il processo di ricottura. Fonte: Polymaker

Dopo la stampa, è possibile migliorare la resistenza al calore tramite ricottura. Il procedimento tipico consiste nel cuocere il pezzo a circa 80–100°C per 30 minuti. Questa ricottura cristallizza parzialmente il PLA base, aumentando la temperatura di deformazione termica (HDT) da circa 60°C (stampa) a oltre 150°C. È importante ricuocere su una superficie che non irradia calore (vetro, ceramica) e lasciare raffreddare all’interno del forno per evitare deformazioni. Polymaker conferma che sia HT-PLA sia HT-PLA-GF possono essere ricotti per migliorare la stabilità termica, sebbene la versione GF ottenga incrementi HDT più evidenti.

Per l’equipaggiamento, non ci sono raccomandazioni particolari oltre all’ugello temprato per HT-PLA-GF. Il filamento HT-PLA normale è non abrasivo e compatibile con qualsiasi stampante FDM convenzionale. In sintesi, le impostazioni standard PLA funzionano praticamente senza modifiche, ma permettono di ottenere pezzi che sopportano temperature molto più elevate.

Applicazioni professionali ed esempi pratici

Immagine 4: Organizzatore di batterie per trapani stampato in HT-PLA-GF. Fonte: Polymaker.

Polymaker evidenzia questo esempio: dopo la ricottura, il pezzo raggiunge una “resistenza meccanica superiore all’ABS”. Ciò dimostra come HT-PLA-GF possa essere utilizzato per supporti di strumenti, fissaggi e pezzi da officina che devono resistere a urti e calore (ad esempio batterie calde o componenti in aree soleggiate).

Altri esempi di utilizzo includono custodie e supporti per elettronica esposta al calore (ventilatori di apparecchi, droni, veicoli), stampi rapidi in silicone a temperatura (grazie all’elevata durezza), o prototipi e strumenti di assemblaggio che funzionano al sole o in ambienti caldi (automotive, aeromobili leggeri, automazione). Per i maker professionisti, HT-PLA apre la porta a progetti prima riservati ad ABS/ASA: jigs e fixtures da officina, attrezzi leggeri da fabbrica, modelli termicamente stabili o componenti estetici esterni.

Ovviamente non è un sostituto universale per plastiche ingegneristiche (non ha resistenza chimica o al fuoco come un polisulfone, ad esempio). Tuttavia, il vantaggio è mantenere le qualità del PLA (facile da stampare, biocompatibilità relativa, non richiede ventilazione speciale) con la tolleranza al calore che prima era riservata a polimeri più difficili da stampare.

Altre alternative e marchi simili

Anche se Polymaker è pioniere della famiglia HT-PLA, non è l’unica azienda a esplorare questa categoria. Produttori come Add:north, Spectrum o 3DXTech hanno sperimentato PLA modificati per migliorarne la resistenza al calore. La tendenza generale è chiara: tramite additivi o formulazioni speciali, diversi fornitori cercano di combinare la facilità del PLA con maggiore stabilità termica.

Ogni materiale ha però le sue sfumature (ad esempio alcuni PLA ad alta temperatura possono essere più fragili o necessitare di impregnazione ottimale). Per questo Polymaker ha investito in test e ottimizzazioni (come la tecnologia di fibre di vetro ben disperse) per garantire coerenza e facilità d’uso. In ogni caso, l’arrivo dell’HT-PLA sul mercato amplia le possibilità: oggi gli utenti possono scegliere tra diverse opzioni commerciali per progetti in cui il calore era un problema, selezionando quella più adatta alla propria stampante e necessità.

Conclusione

Lo sviluppo di HT-PLA (e della sua variante HT-PLA-GF) rappresenta un grande passo avanti per maker e professionisti che vogliono stampare pezzi funzionali senza i compromessi di ABS e altri materiali tradizionali. Grazie a innovazioni come quelle di Polymaker, ora è possibile stampare con la semplicità del PLA e allo stesso tempo ottenere resistenza termica simile all’ABS. Ciò amplia il campo d’uso del PLA, permettendo applicazioni sotto forte calore (componenti automotive, utensili, prototipi industriali) prima inaccessibili. Allo stesso tempo, HT-PLA mantiene i vantaggi del PLA: stampa su stampanti FDM comuni, alte velocità, senza necessità di camera calda, e quasi senza aumento della complessità del processo. In definitiva, HT-PLA porta la facilità di stampa del PLA a nuovi livelli di prestazioni.