Nel mondo della stampa 3D, uno dei materiali più popolari e largamente utilizzati è l’Acido Polilattico, comunemente noto come PLA. Questo polimero termoplastico si è guadagnato una grande fiducia e affetto da parte dei maker grazie alla sua facilità di utilizzo e alla sua eco-sostenibilità. Ma cos’è esattamente il PLA, come viene prodotto e quali sono le sue caratteristiche principali? In questo articolo esploreremo nel dettaglio questo materiale, soffermandoci sui suoi vantaggi e svantaggi.

Introduzione al PLA come Materiale per le Stampanti 3D

Il PLA è un polimero derivato da risorse rinnovabili come l’amido di mais, la canna da zucchero e altre biomasse. Questa caratteristica lo rende particolarmente attraente in un’epoca in cui la sostenibilità e la riduzione dell’impatto ambientale sono diventati fattori cruciali per molte industrie. Nella stampa 3D, il PLA è apprezzato per la sua bassa temperatura di estrusione, che lo rende ideale per i principianti e per chi utilizza stampanti 3D da scrivania.

La facilità con cui il PLA può essere stampato, la sua gamma di colori e finiture, e la sua capacità di produrre dettagli fini senza richiedere un letto riscaldato lo rendono un materiale versatile. Tuttavia, per comprendere appieno il PLA, è importante esplorare come viene prodotto e quali sono le sue proprietà chimiche e fisiche.

Come Viene Prodotto il PLA

Il PLA è un polimero e come tale sappiamo che è fatto da una catena di monomeri. Questi monomeri sono prodotti attraverso un processo di fermentazione. Innanzitutto, le materie prime vegetali, come l’amido di mais, vengono convertite in zuccheri fermentabili. Questi zuccheri vengono poi fermentati da specifici batteri per produrre acido lattico.
(Tecnicismi qui)
Un alto modo è quello di partire dal lattide, un monomero ciclico. Aprire il ciclo con l’ottonato di stagno (un catalizzatore) e ottenere così già una catena di 2 acidi lattici .

L’acido lattico ottenuto o il lattide aperto vengono successivamente polimerizzati attraverso un processo chimico che può avvenire tramite condensazione o polimerizzazione a catena, formando così lunghe catene di PLA.

La Chimica Dietro la Produzione e la Biodegradabilità

Chimicamente, il PLA è un “poliestere alifatico” composto da monomeri di acido lattico. Questo polimero può essere prodotto in diverse configurazioni stereochimiche, che influenzano le sue proprietà fisiche e meccaniche. La biodegradabilità del PLA è una delle sue caratteristiche più importanti. In condizioni ambientali specifiche, come l’esposizione a temperatura e umidità elevate, il PLA può degradarsi in acido lattico, che può essere ulteriormente metabolizzato da microorganismi presenti nell’ambiente. Questo processo rende il PLA un materiale compostabile industrialmente, anche se la compostabilità domestica può essere meno efficace.

Proprietà Meccaniche e Termiche del PLA

Il PLA presenta una serie di proprietà meccaniche e termiche che lo rendono ideale per molte applicazioni di stampa 3D. Ha una buona resistenza alla trazione, con valori tipici di circa 300 kg/cm2 (sia chiaro, materiale fuso intero e non stampato), e una rigidità significativa con un modulo di Young di circa 3.5 GPa. Tuttavia, il limite principali del PLA è la sua fragilità specialmente in condizioni di umidità: come abbiamo visto nella sezione di produzione appunto il PLA viene polimerizzato condensando acqua. Se questa viene riassorbita dall’ambiente il materiale passerà da malleabile a fragile.

Ognuno di noi ha sperimentato questo quando si controlla che il filamento sia ancora buono.
Infatti per esperienza si sa che, piegando il filamento, se si spezza va messo in essiccatoio.

Dal punto di vista termico, il PLA ha una temperatura di fusione relativamente bassa, che varia tra i 160°C e i 210°C. Ma come tutti sappiamo in realtà il PLA inizia a diventare “molle” attorno ai 60-70°C. Questo significa che gli oggetti stampati in PLA possono deformarsi se esposti a temperature elevate, come quelle all’interno di un’auto parcheggiata al sole durante l’estate.

Nota sulla Compostabilità

La compostabilità del PLA è una caratteristica fondamentale che contribuisce alla sua eco-sostenibilità. In un ambiente di compostaggio industriale, dove le condizioni sono controllate per ottimizzare la biodegradazione, il PLA può decomporsi in acqua e anidride carbonica entro alcuni mesi. Tuttavia, è importante notare che la compostabilità del PLA non è garantita nelle condizioni di compostaggio domestico, dove le temperature e l’umidità potrebbero non essere sufficienti a promuovere una degradazione efficace.

Vantaggi e Svantaggi del PLA

Vantaggi

1. Eco-sostenibilità: è derivato da risorse rinnovabili e può essere compostato in ambienti industriali, riducendo così l’impatto ambientale.
2. Facilità di Stampa: Con una bassa temperatura di estrusione e una bassa tendenza a deformarsi è facile da usare anche per i principianti.
3. Gamma di Applicazioni: Disponibile in una varietà di colori e finiture: è ideale per prototipazione rapida, modelli estetici e oggetti decorativi.
4. Bassa Emissione di Fumi: Rispetto ad altri materiali, emette meno fumi durante la stampa, rendendolo più sicuro da utilizzare in ambienti chiusi.

Svantaggi

1. Fragilità: è meno resistente agli urti rispetto ad altri polimeri come l’ABS, limitandone l’uso in applicazioni che richiedono durabilità.
2. Sensibilità al Calore: Con una bassa temperatura di transizione vetrosa, gli oggetti stampati possono deformarsi se esposti a calore elevato.
3. Compostabilità Limitata: La biodegradabilità richiede condizioni specifiche che non sono facilmente replicabili a livello domestico, limitando la sua eco-sostenibilità pratica.

Conclusione

L’Acido Polilattico rappresenta una delle soluzioni più promettenti e versatili nel campo della stampa 3D grazie alle sue proprietà eco-sostenibili, alla facilità di utilizzo e alle buone caratteristiche meccaniche e termiche. Tuttavia, come tutti i materiali, presenta anche dei limiti che devono essere considerati in base alle specifiche esigenze dell’applicazione. In un’era in cui la sostenibilità è fondamentale, il PLA continua a essere un materiale di punta, ma è essenziale utilizzare e smaltire correttamente questo materiale per massimizzare i suoi benefici ambientali.

E anche per oggi é tutto. Seguiranno altri articoli sugli altri materiali stampabili in 3D e se vuoi leggerli li troverai in questa pagina. Per le novità invece clicca qui. E al prossimo articolo!!!