Nhựa in 3D PLA: Vật liệu in 3D sinh học, an toàn và thân thiện, khám phá ngay!

Nhựa in 3D PLA hiện nay đang được sử dụng rất nhiều trong ngành công nghiệp in 3D. Nhờ các đặt tính về độ an toàn với sức khỏe, thân thiện với môi trường mà nhựa PLA được ứng dụng hầu hết vào các sản phẩm tiêu dùng hàng ngày. Vậy nhựa in 3D PLA là gì? Có ưu điểm và nhựa điểm của nhựa PLA gì? Ứng dụng ra sao? Để khám phá chi tiết về loại vật liệu này, hãy cùng 3D Vạn Lộc tìm hiểu qua nội dung bài viết sau đây nhé!

Nhựa in 3D PLA là gì?

Nhựa in 3D PLA (Polylactic Acid) là một vật liệu sinh học phổ biến được sử dụng trong in 3D. Nhựa PLA được phát mình vào năm 1930 bởi nhà hóa học Wallace Carothers, có nguồn gốc từ ngô, mía, củ sắn,... Đây là loại sợi nhựa được mặc định trong hầu hết các máy in 3D FDM, hoạt động tốt trên nguyên lý đùn vật liệu. 

Nhựa PLA có khả năng in ở nhiệt độ thấp, không càn gia nhiệt bàn in và rất dễ in, giá lại rẻ nên được ứng dụng cho nhiều lĩnh vực khác nhau. Chính vì thế mà PLA là một vật liệu phù hợp và là sự lựa chọn hàng đầu để sử dụng cho những người mới bắt đầu tìm hiểu và lần đầu in các sản phẩm 3D.

Tuy nhiên, vì có nguồn gốc từ thiên nhiên cho nên nhựa in 3D thường được dùng trong  các sản phẩm in 3D không yêu cầu cao về tính chịu lựa hay chịu nhiệt độ cao. Cũng do có nguồn gốc sinh học cho nên, nhựa PLA khi in sẽ tỏa ra một mùi hương dễ chịu, an toàn với người sử dụng, cũng như thân thiện với môi trường vì có thể phân hủy trong điều kiện cho phép.

Nhựa in 3D PLA có nguồn gốc từ thiên nhiên

Nhựa PLA có đặc tính gì? Phương pháp sản xuất như thế nào?

1. Đặc tính của nhựa PLA 

2. Phương pháp sản xuẩt nhựa PLA

Như đã đề cập ở trên, nhựa PLA có nguồn gốc hữu cơ và được tái tạo từ tinh bột ngô, củ sắn, mía,... Quá trình sản xuất nhựa PLA dựa trên phương pháp trùng ngưng axit lactic.

Cụ thể, các nguyên liệu tự nhiên (chủ yếu là ngô) sẽ được nghiền mịn để tách tinh bột, trộn với axit hoặc monome lactic để lên men đường. Trong hỗn hợp này, tinh bột sẽ được phân hủy thành dextrose (D-glucose) hoặc dạng đường. Cuối cùng, quá trình lên men glucose để tạo ra axit lactic, thành phần cơ bản của PLA. Axit lactic sẽ được chuyển qua một quy trình xử lý để chuyển hóa thành vòng lactide. Sau đó, latide tiến hành phản ứng mở vòng và liên kết với các phân tử lactide khác để tạo nên một chuỗi mắt xích liên tục để tạo thành PLA hoàn chỉnh.

Nhựa in 3D PLA có độ cứng cao, nhiệt độ nóng chảy thấp

Ưu điểm và nhược điểm của nhựa PLA trong in 3D

1. Ưu điểm của nhựa in 3D PLA

- Chi phí rẻ: PLA là một trong những loại nhựa in 3D có giá thành thấp trên thị trường, phù hợp với những người mới bắt đầu hoặc thự hiện các dự án cá nhân, mô hình thử nghiệp hoặc in 3D số lượng lớn.

- Dễ in và ít cong vênh: PLA là loại nhựa dễ in nhất nhờ có nhiệt độ nóng chảy thấp khoảng 150°C đến 160°C, khó bị tắc đầu phun và ít bị co rút khi nguội, cũng không cần bàn in gia nhiệt. Do đó, các sản phẩm in từ nhựa PLA ít bị cong vênh và dễ dàng bong ra khỏi bàn in. 

- Đa dạng màu sắc: PLA dễ dàng tạo màu và có sẵn nhiều màu sắc khác nhau. Có khả năng pha trộn đa dạng với nhiều loại vật liệu như gỗ, carbon hoặc kim loại. PLA có thể tạo ra các sợi vật liệu có hiệu ứng đặc biệt như ánh kim, huỳnh quang, hoặc trong suốt. Người dùng có thể tạo ra các sản phẩm có tính thẩm mỹ cao hoặc thể hiện phong cách riêng.

- Độ chính xác và độ mịn cao: PLA thường cho ra các sản phẩm có bề mặt mịn màng, sắc nét và chi tiết rõ ràng, ngay cả ở các thiết kế phức tạp, đảm bảo độ mịn cao và chính xác.

- Xử lý hậu kỳ dễ dàng: Các sản phẩm in 3D bằng PLA có thể dễ dàng xử lý, hoàn thiện sau in bằng cách phương pháp đơn giản như đánh bóng, chà nhám, sơn mà không tốn quá nhiều công sức.

- An toàn với người sử dụng: Vì có nguồn gốc hữu cơ nên PLA gần như không tỏa ra mùi mùi khó chịu ở nhiệt độ cao như những loại nhựa khác. Thay vào đó PLA có mùi thơm nhẹ, đảm bảo an toàn cho người sử dụng khi in 3D trong không gian kín hoặc trong phòng mà không phải lo ngại về mùi hay ảnh hưởng đến vấn đề hít thở.

- Có thể phân hủy sinh học: Là vật liệu sinh học, có khả năng phân hủy trong điều kiện công nghiệp cho nên PLA thân thiện và có tính bền vững với môi trường so với nhiều loại nhựa tổng hợp thông thường. Tuy nhiên, dể PLA phân hủy hoàn toàn cần tốn rất nhiều thời gian và phải đặc trong môi trường lý tưởng, có thể sử thêm có dung môi sinh học khác.

2. Nhược điểm của nhựa in 3D PLA

- Khả năng chịu nhiệt kém: PLA có nhiệt độ biến dạng thấp, thường khoảng 60°C. Dễ biến dạng hoặc mềm đi khi tiếp xúc với nhiệt độ cao, ví dụ như trong môi trường nắng nóng hoặc khi đặt gần nguồn nhiệt. Đây là nhược điểm lớn nếu cần in các chi tiết phải chịu nhiệt hoặc các vật dụng ngoài trời.

- Dễ bị hút ẩm, chảy nhựa: PLA dễ hấp thụ hơi ẩm từ môi trường, khiến sợi nhựa có thể bị giảm chất lượng nếu bảo quản không đúng cách. Sợi nhựa PLA bị ẩm có thể gây ra các vấn đề khi in, như tạo bong bóng, bọt khí hoặc vết nứt trên sản phẩm in, chảy nhựa trong quá trình in. Do đó, yêu cầu người dùng cần bảo quản PLA trong môi trường khô ráo, chống ẩm tốt.

- Giòn và dễ gãy: PLA có độ cứng cao nhưng lại giòn và không linh hoạt, dễ gãy khi gặp lực tác động mạnh hoặc uốn cong. Đây là điểm hạn chế khả năng sử dụng của PLA trong các sản phẩm cần độ bền cơ học hoặc yêu cầu chịu va đập cao. 

- Hạn chế tiếp xúc UV (ánh nắng mặt trời): Vì có đặc tính chống tia UV kém, dễ biến dạng khi tiếp xúc tiếp với ánh nắng mặt trời mà các sản phẩm từ nhựa PLA không thích hợp đặc trực tiếp ở môi trường bên ngoài hoặc môi trường chứa tia UV và nhiệt độ cao.

Nhựa PLA có chi phí rẻ, dễ in, ít cong vênh nhưng giòn, dễ gãy và chịu nhiệt kém

Các ứng dụng thực tiễn của nhựa in 3D PLA

Nhựa in 3D PLA được ứng dụng rỗng rãi trong in 3D nhờ vào nhờ vào khả năng dễ in, bề mặt mịn, giá thành rẻ và an toàn cho người sử dụng, thân thiện với môi trường. Có thể kể đến những ứng dụng thực tiễn phổ biến của nhựa in 3D PLA như:

Ngành tạo mẫu, mockup sản phẩm

Nhựa PLA được sử dụng để in các mẫu thử nghiệm (prototype) cho sản phẩm mới, giúp các nhà thiết kế và kỹ sư dễ dàng kiểm tra hình dáng, kích thước và chức năng của sản phẩm trước khi đưa vào sản xuất hàng loạt.

Nhựa PLA dễ in và có chi phí thấp, giúp tiết kiệm chi phí và thời gian trong giai đoạn phát triển sản phẩm. Bề mặt in mịn của PLA cũng tạo nên các mẫu prototype đẹp, có thể phản ánh gần đúng chất lượng sản phẩm cuối cùng.

Vật liệu trong sản xuất đồ gia dụng

Nhựa in PLA là vật liệu có nguồn gốc tự nhiên nên an toàn và không phát thải các hóa chất độc hại, có thể được sử dụng để in các đồ dùng gia dụng đơn giản như giá đỡ, hộp đựng, ống hút, đũa thìa, bát sử dụng một lần hoặc các vật dụng nhỏ khác được dùng hàng ngày. Các sản phẩm được in từ PLA cũng dễ dàng tùy chỉnh để tạo ra nhiều sản phẩm gia dụng đa dạng mẫu mã, phục vụ khác hàng và cá nhân hóa các sản phẩm.

Mô hình nhân vật, kiến trúc

Nhựa in 3D PLA thường dùng phổ biến trong việc in các mô hình thu nhỏ từ nhân vật hoạt hình, phim ảnh, truyện tranh cho đến các mô hình kiến trúc và sa bàn. Với khả năng in dễ dàng, màu sắc phong phú, độ chi tiết cao, PLA có thể tạo ra các mô hình đẹp mắt và bề mặt thẩm mỹ.

Đồ chơi, giáo cụ trực quan

PLA được sử dụng để in các loại đồ chơi an toàn cho trẻ em, như các khối xếp hình, nhân vật hoạt hình, và các mô hình giáo dục như bản đồ, hình học 3D, hoặc các giáo cụ trực quan cho môn sinh học. PLA ít phát sinh chất độc hại và không mùi khi in, an toàn hơn cho sức khỏe của trẻ em và người dùng. Tính đa dạng màu sắc của PLA cũng giúp tạo ra các sản phẩm sinh động, bắt mắt.

Dụng cụ, thiết bị, mô hình y tế

Với chi phí thấp và tính dễ in, PLA trở thành lựa chọn tốt để sản xuất các dụng cụ thiết bị y tế dùng một lần hoặc các mô hình đào tạo, giúp sinh viên và nhân viên y tế hiểu rõ hơn về giải phẫu và quy trình y khoa như mô hình xương, cơ quan tim, gan, phổi,...

Nhựa PLA được ứng dụng trong nhiều ngành như tạo mẫu, tiêu dùng, y tế, giáo dục

Cách sử dụng nhựa PLA trong in 3D

Để có được sản phẩm hay các mô hình in 3D tốt nhất bằng nhựa PLA, bạn cần chú ý điều chỉnh thông số cài đặt in sao cho phù hợp. Mặc dù, PLA là vật liệu dễ in, không cần gia nhiệt bàn in nhưng vẫn có những điểm hạn chế như chảy nhựa làm ảnh hưởng chất lượng sản phẩm nếu cài đặt thông số không chuẩn. Quý khách có thể tham khảo một vài cách thông số điều chỉnh sau (áp dụng cho máy in 3D FDM):

- Nhiệt độ máy đùn khoảng 200°C, nhiệt độ bàn in khoảng 50-70°C (nếu cần).

- Nhiệt độ vài phun khoảng 195-220°C.

- Nhiệt độ nóng chảy sợi nhựa 170-200°C.

- Tốc độ in 40–60mm/giây (có thể hoạt động lên đến 100mm/giây).

- Tốc độ quạt máy đùn 100%.

- Độ rút/thu hồi sợi nhựa 30-80 mm/s

- Khoảng cách thu hồi 1-2mm (đối với đầu đùn trực tiếp) hoặc 2-5mm (đối với đầu đùn Bowden)

- Chiều cao lớp in 0,2mm cho tốc độ tiêu chuẩn.

- Độ dày lớp in tiêu chuẩn 1,2-2,2mm hoặc 0,8mm nếu yêu cầu cao về tính thẩm mỹ.

- Sử dụng vật liệu bàn in kính, nhôm và được điều chỉnh cân bằng để quá trình in được tốt nhất.

3D VẠN LỘC - Đơn vị cung cấp dịch vụ in 3D nhựa PLA chất lượng, uy tín

3D Vạn Lộc là đơn vị chuyên cung cấp dịch vụ in 3D chất lượng, giá rẻ. Chúng tôi có sẵn các chất liệu in 3D, trong đó có PLA. Đây cũng là dòng vật liệu được nhiều khách hàng lựa chọn để sản xuất sản phẩm in 3D theo yêu cầu của mình. Bên cạnh đó, 3D Vạn Lộc còn sở hữu xưởng in với hơn 100 máy in sử dụng nhiều công nghệ hiện đại như FDM, SLA, SLS,... Đội ngũ nhân viên và kỹ thuật viễn của chúng tôi luôn sẵn sàng hỗ trợ và tư vấn giải pháp in 3D tối ưu chi phí, đảm bảo chất lượng in tốt nhất.