Proprio ieri, durante la fiera Arti e Mestieri Expo a Roma, ho avuto una lunga conversazione con un visitatore riguardo all’utilizzo del PLA come filamento per la stampa 3D, e in particolare riguardo al fatto che per le Zortrax il PLA non è attualmente supportato.
Nel corso della chiacchierata, le varie argomentazioni hanno toccato tematiche tecnologiche, ecologiche, filosofiche etc. Ma insomma, qual’è la verità su questo materiale, soprattutto in rapporto al suo principale “antagonista”, l’ABS?
Cominciamo a vedere di cosa si tratta, da un punto di vista incontrovertibile, la composizione chimica dei due “contendenti”.
ABS – Acrilonitrile Butadiene Stirene (C8H8· C4H6·C3H3N)n).
Questi “nomacci” dei componenti dell’ABS fanno subito capire che si tratta di un materiale sintetico, insomma derivato dal petrolio. Tre componenti, in misura variabile tra loro, danno luogo a questo comune copolimero termoplastico. L’ABS è leggero, resistente, molto e da lungo tempo utilizzato nell’industria per la produzione di tubi, strumenti musicali, mazze da golf, parti o intere carrozzerie di automobili (famosa quella della Citroen Mehari), e (tutti ci abbiamo giocato) i mattoncini Lego. L’ABS NON è biodegradabile: questa caratteristica da un lato preoccupa per l’ambiente, dall’altro rassicura riguardo alla durata degli oggetti costruiti con questo materiale. La tossicità dell’ABS – quantomeno per contatto o relativamente ai “fumi” sprigionati durante la stampa 3D è in realtà molto bassa: le schede tecniche definiscono l’ABS come un materiale “non tossico” e “non cancerogeno” nella normale manipolazione. La pericolosità è limitata ai fumi sprigionati durante la combustione vera e propria, e all’inalazione di polveri sottili eventualmente derivate da processi di carteggiatura e similari.
PLA – Acido polilattico o polilattato
Il PLA è un polimero cristallino che si ottiene dalla fermentazione di zuccheri, melasse (ricavate ad esempio da canna da zucchero, mais, patate etc.) e siero di latte, o in alternativa il Bacillus coagulans. Questi “ingradienti” fanno subito capire che il PLA è un materiale tendenzialmente biodegradabile, ricavabile da risorse rinnovabili.
Insomma, ad un primo sguardo, il PLA da l’impressione di essere un materiale “buono, amico dell’ambiente”, e l’ABS di essere un materiale “cattivo”. Ma andiamo un po’ più in profondità prima di trarre le conclusioni.
Caratteristiche, proprietà, aspetto
Partiamo dall’ABS. I modelli stampati in ABS si presentano più o meno opachi, resistenti, relativamente flessibili, lavorabili con lavorazioni meccaniche successive (es. carteggiatura, foratura, filettatura) e possono essere abbastanza facilmente incollati. L’ABS è verniciabile, può essere stuccato etc. Viene intaccato dall’acetone, che è in grado di levigarlo e scioglierlo. L’ABS è abbastanza resistente alla temperatura, ed è stampabile con temperature comprese tra 225 e 280°C.
I modelli prodotti in PLA hanno un aspetto lucido, vetroso o – per meglio rendere l’idea, un aspetto di zucchero filato, che evidenzia gli strati e le imperfezioni. Al tatto risultano più sgradevoli, quasi oleosi. Sono scarsamente o affatto lavorabili con lavorazioni meccaniche: tendono ad impastare e questo rende problematiche o impossibili operazioni di carteggiatura, foratura, tornitura, filettatura etc. Non sono facilmente verniciabili, non si incollano. Resistono poco alla temperatura: l’acqua calda del rubinetto o l’esposizione ai raggi solari (es. sul cruscotto di un’auto lasciata al sole) li deformano facilmente. Il PLA si stampa a temperatura comprese tra 185 e 215°C.
La stampa 3D
Visti dal punto di vista delle stampanti, i due materiali richiedono (sulla carta) sistemi diversi. Mentre il PLA può (almeno in teoria) venire stampato su piani non riscaldati, l’ABS richiede piani di lavoro capaci di mantenere una certa temperatura (80-110°) durante il processo di stampa. Dal momento che il piano riscaldato ha un costo, il PLA è generalmente stampabile anche con macchine particolarmente economiche, mentre l’ABS richiede sistemi generalmente più costosi.
La velocità di stampa è diversa: l’ABS, più viscoso, può essere stampato con una buona qualità soltanto a velocità relativamente modeste (max 50-60 mm/sec), mentre il PLA, più fluido può essere stampato con velocità sino a 80-120 mm/sec.
La maggiore viscosità impedisce all’ABS di venire estruso attraverso ugelli di diametro molto piccolo: in generale, il limite minimo è di 0,35 mm, mentre per il PLA si può arrivare a 0,25 – 0,30 mm.
Non è consigliabile usare la stessa macchina per stampare con entrambi i materiali. Le diverse temperature di fusione e le proprietà intrinseche danno luogo a frequenti intasamenti dell’ugello quando si passa da PLA ad ABS.
L’ABS subisce maggiori deformazioni e ritiri durante la stampa, talvolta responsabili del fastidioso fenomeno di Warping (la parte si deforma e distacca durante la stampa). Sulla carta, il PLA dovrebbe essere esente da questo fenomeno…
Le conclusioni
Insomma, stando a quanto detto finora, si dovrebbe poter affermare che:
- Non subisce il fenomeno di warping. Non si distacca durante la lavorazione.
Come si può vedere dalle immagini, il PLA non è affatto esente da questa sindrome…. - Non richiede una piattaforma riscaldata
Dipende dalla composizione della mistura. Molti PLA richiedono piattaforme a temperatura di 50-60°. - Non emette fumi tossici
Tutti i laboratori con i quali sono in contatto concordano su un fatto. Dipende dalla specifica composizione e dai materiali utilizzati per realizzare il filamento. Si potrebbe rimanere molto sorpresi constatando quanti contaminanti tossici sono presenti nel cosiddetto “PLA ecologico”. - Viene prodotto da risorse rinnovabili
Mmmm. Per produrre industrialmente il PLA vengono utilizzate grandi quantità di petrolio, cosa che ridimensiona considerevolmente il mito del PLA in questo senso. - E’ Biodegradabile
Sicuro. Ma che fine fanno i contaminanti tossici?
Insomma, non ci sono garanzie che il PLA sia più “environmental friendly” rispetto all’ABS. I suoi impieghi sono molto più limitati. E’ difficile, se non impossibile rifinire le stampe. Non si carteggia. Non si incolla. Non si vernicia. Cambiando filamento con uno di ABS, per le stampanti che stampano entrambi i materiali, si rischia l’occlusione dell’ugello.
E infine, costa di più.
