PLA วัสดุยอดนิยมสำหรับ 3D Printer
PLA หรือ พอลิแลกติกเอซิด (Polylactic Acid) เป็นพลาสติกชีวภาพ (Biomaterial) สามารถย่อยสลายได้เองตามธรรมชาติ ที่ใช้กันมากในเครื่อง 3D Printer ซึ่งแรกเริ่มที่ผลิตได้ ส่วนใหญ่นำไปใช้ในอุตสาหกรรมทางการแพทย์ เช่น ไหมเย็บแผล วัสดุปิดแผล หรือชิ้นส่วนที่ต้องฝั่งไว้ในร่างกาย อีกอุตสาหกรรมคือบรรจุภัณฑ์ประเภทแผ่นฟิล์ม ภาชนะต่างๆ
ตัวอย่างผลิตภัณฑ์ในอุตสาหกรรมที่ใช้วัสดุเป็น PLA
สมบัติพื้นฐานของเส้น PLA ที่ใช้กับเครื่อง 3D Printer
PLA ได้รับความนิยมในการนำมาใช้เป็นวัสดุในเครื่อง 3D Printer แทนที่ ABS เนื่องจาก การหดตัว (Warpage) และอุณหภูมิ (Processing temp) ในการพิมพ์ต่ำกว่า ที่สำคัญคือกลิ่นของสารเคมีน้อยกว่ามาก จึงทำให้เป็นวัสดุยอดนิยมอย่างรวดเร็ว อย่างไรก็ตาม PLA มีข้อด้อยด้านการทนต่ออุณหภูมิใช้งานเพียง 50 °C และค่อนข้างเปราะ เมื่อเทียบกับ ABS
1. PLA ผสมสารเคมีอื่นๆ
พัฒนาขึ้นเพื่อเสริมสมบัติของ PLA ในด้านต่างๆ ขึ้นกับผู้ผลิต ส่วนใหญ่ทำให้การเซ็ทหรือตั้งค่าแตกต่างจาก PLA ปกติ
2. PLA ผสมผงโลหะ
PLA ประเภทนี้ทำให้ชิ้นงานที่พิมพ์ออกมามีลักษณะคล้ายโลหะ รวมทั้งมีลักษณะผิวสัมผัสที่เปลี่ยนไป การพิมพ์วัสดุกลุ่มนี้แนะนำให้เปลี่ยนหัวฉีด (Nozzle) เป็นแสตนเลส หรือโลหะเคลือบพิเศษนะครับ ป้องกันหัวฉีดเสียหาย
3. PLA ผสมวัสดุธรรมชาติ
ส่วนใหญ่เป็นการผสมกับผงไม้ชนิดต่างๆ ทำให้สีสันและพื้นผิวแตกต่างกันในแต่ละผู้ผลิต ชิ้นงานที่ได้มีน้ำหนักเบาและกลิ่นเฉพาะตัว
4. PLA กับงานทางไฟฟ้า
เป็นการพัฒนา PLA โดยผสมสารที่สมบัติเป็นตัวนำไฟฟ้า (แตกต่างจากกลุ่มผงโลหะ ที่ต้องการเพียงพื้นผิวโลหะ) ใช้ในการผลิตแผงวงจรที่ออกแบบขึ้นเอง หรืองานสนามแม่เหล็ก
1. PLA ผสมพลาสติกหรือสารเคมีอื่นๆ
PLA / PHA ของ colorfabb
PLA สำหรับเครื่อง 3D Printer เป็นพลาสติกที่เปราะและแตกหักง่าย จึงทำให้มีปัญหาเวลานำไปประกอบกับชิ้นส่วนอื่น ซึ่งหากออกแบบการสวมประกอบ (Assembly) ไม่เหมาะสม มีโอกาสที่ชิ้นงานเสียหายได้เมื่อออกแรงมากเกิน ดังนั้น Colorfabb จึงได้ผสม PHA (Polyhydroxyalkanoates) เข้าไป เพื่อให้มีการยืดตัวหรือเหนียวมากขึ้น
In-PLA ของ Taulman
เป็น PLA ที่มีการปรับสูตรการผสม ให้มีความแข็งแรงเพิ่มขึ้น มีการหดตัวที่น้อยลง รวมถึงทนอุณหภูมิสูงขึ้นถึง 65 °C ซึ่งมากกว่า PLA ทั่วไปพอสมควร อย่างไรก็ตามการพิมพ์ที่ยากขึ้นมาก เนื่องจากความหนืดที่เพิ่มขึ้นถึง 4 เท่า จึงไม่เป็นที่นิยมเท่าไร
HTPLA ของ Proto-pasta
เป็น PLA ที่เติมสารเคมีเพื่อช่วยต้านทานต่อความร้อน โดยการใช้งานหลังพิมพ์ต้องนำไปเข้าเตาอบที่อุณหภูมิ 110 °C ก่อน ซึ่งหลังจากนั้นชิ้นงานสามารถทนอุณหภูมิได้ถึง 140 °C โดยความแข็งแรงไม่เปลี่ยนแปลง ความเห็นส่วนตัวคือมีการเติมวัสดุกลุ่ม Thermoset ที่เมื่อได้รับความร้อนจะแข็งตัวมากขึ้น เช่น พวกเรซิน ยางธรรมชาติ เป็นส่วนประกอบ ทำให้สมบัติเปลี่ยนไปมาก
PLA Flex ของ Matterhacker
จากสมบัติเดิมของ PLA ที่มีลักษณะเปราะ จึงมีการผสมพลาสติกที่มีสมบัติคล้ายยาง เช่น TPU (Thermo Plastic Polyurethene) หรือ TPE (Thermo Plastic Elastomer) เข้าไป เพื่อทำให้ยืดตัวหรือหักงอได้มากขึ้น โดยพื้นฐานการพิมพ์ยังไม่เปลี่ยนแปลงไม่ปาก
PLA ผสมผงคาร์บอนของ Proto-pasta
เป็นการเพิ่มความแข็งแรงโดยเติมสารเสริมแรงยอดในนิยมในวงการพลาสติกคือเส้นใยคาร์บอน (Carbon fibre) ในปริมาณ 5-20% ขึ้นกับผู้ผลิต ทำให้เส้นที่ได้มีความแข็งแรงเพิ่มขึ้นเท่าตัว รวมทั้งลดการหดตัว ทำให้ได้ขนาดการพิมพืที่แม่นยำใกล้เคียงกับแบบใน CAD มากขึ้น
2. PLA ผสมผงโลหะ
PLA ผสมผงโลหะของ Colorfabb มีอยู่ด้วยกัน 4 แบบคือ หลังจากพิมพ์โดยใช้เครื่อง 3D Printer เสร็จ สามารถนำมาขัดเพื่อให้เห็นโลหะจริงๆ ราคาค่อนข้างสูงเนื่องจากหนักกว่า PLA ปกติถึง 3 เท่า หมายความว่าเราจะพิมพ์ได้น้อยลงไปอีกสำหรับเส้น 1 ม้วน
- Copper (ทองแดง)
- Brass (ทองเหลือง)
- Bronze (สำริด)
- Steel (โลหะเหนียว)
Copperfill (ทองแดง)
Brass (ทองเหลือง)
Bronze (สำริด)
Steel (เหล็กเหนียว)
ทางค่าย Proto-Pasta ก็มีเจ้า PLA ผสมผงแสตนเลสสตีล ที่ออกแนวโลหะ สามารถขัดเงาเพื่อให้ดูสวยได้เช่นเดียวกัน
นอกจากวัสดุในกลุ่มโลหะผงแล้ว ยังมีเส้นเรืองแสง (Glowfill, Glow in the dark) ที่เกิดจากการผสมออกไซด์ของโลหะเข้ากับ PLA ทำให้เรืองแสงในที่มืดได้ โดยนอกจาก colorfabb แล้ว ยังมีผู้ผลิตอีกหลายเจ้าที่มีจำหน่าย เช่น Matterhacks Hatchbox เป็นต้น
อย่างไรก็ตามจากข้อมูลผู้ผลิตเปิดเผยว่า การผสมผงโลหะเข้ากับ PLA ไม่ช่วยเรื่องการเสริมความแข็งแรง นอกจากนี้ยังมีค่าต่ำกว่า PLA ปกติ ดังนั้นจึงไม่เหมาะเอาไปพิมพ์เป็นชิ้นส่วนที่ใช้งาน เหมาะสำหรับทำเป็นโมเดล หรืองานต้นแบบตั้งโชว์มากกว่า เป็นข้อมูลสำหรับผู้ใช้เครื่อง 3D Printer ที่ต้องการความสวยงามนะครับ
3. PLA ผสมวัสดุธรรมชาติ
วัสดุในกลุ่มนี้ส่วนใหญ่จะเป็นพวกผงไม้ซึ่งชนิดกับสีหลังการพิมพ์โดยเครื่อง 3D Printer จะแตกต่างกัน ผู้ผลิตหลักๆได้แก่ Colorfabb Proto-Paste Formfutula ใครชอบแบบไหนก็สั่งซื้อตามใจชอบเลยครับ ข้อควรระวังสำหรับพิมพ์ประเภทนี้คือ อย่าให้มีเส้นค้างในหัวฉีดที่มีความร้อนนานๆ เพราะจะเกิดการไหม้ขึ้น ทำให้ผิวชิ้นงานมีสีค้ำกว่าปกติ
Woodfill
Corkfill
Pinewood
Olivewood
นอกจากพวกผงไม้แล้ว ยังมีการผสม PLA เข้ากับวัสดุแปลกๆอย่าง กากกาแฟ ถังหมักเบียร์ ที่นอกจะให้สีสันที่ไม่เหมือนใครแล้ว ยังมีกลิ่นหอมเฉพาะตัวอีกด้วย เหมาะกับการใช้เครื่อง 3D Printer พิมพ์เครื่องใช้ในชีวิตประจำวันมาก
ไม้ถังเบียร์
กากกาแฟ
4. PLA กลุ่มงานอิเล็กทรอนิกส์
Conductive PLA จาก Proto Pasta และ Conductive Graphene จาก Black Magic 3D
เป็นเส้นพลาสติกสำหรับเครื่อง 3D Printer ที่ผสมสารกึ่งตัวนำเข้ากับ PLA ทำให้มีสมบัตินำไฟฟ้าได้ ทำให้การผลิตแผง PCB ตัวต้นแบบ ทำได้ง่ายและหลากหลายมากขึ้น ทั้งนี้ค่าความต้านทานเมื่อพิมพ์ไปแล้วต้องเช็คกับทางผู้ผลิต ว่ามีค่าเท่าใด จึงจะคำนวณวงจรไฟฟ้าได้อย่างปลอดภัย
Magnetic PLA จาก Proto Pasta
เป็นเส้นที่ผสมสารที่มีความเป็นขั้วแม่เหล็ก ทำให้ชิ้นงานที่ได้มีสมบัติความเป็นแม่เหล็ก ดูดติดกับโลหะได้ ซึ่งนำไปประยุกตืได้หลายอย่าง เช่น ป้ายชื่อ โลโก้ แต่แรงดึงดูดก็ไม่ได้มากขนาดมือดึงไม่หลุดนะครับ แค่พออยู่ด้วยตัวเองได้ในระดับหนึ่ง
หวังว่าบทความนี้จะสามารถช่วยให้คนที่ใช้เครื่อง 3D Printer ได้รับไอเดียหรือแนวคิดด้านการนำวัสดุที่มีอยู่ในปัจจุบันไปใช้งานให้เหมาะกับความต้องการนะครับ
ที่มา: www.all3dp.com, www.amazon.com, www.proto-pasta.com, www.colorfabb.com, www.3der.orgwww.formfutura.com
