Annealing PLA: Maak jouw PLA 3D prints sterker!

Annealing PLA: Maak jouw PLA 3D prints sterker!

Als je PLA prints achteraf bakt in de oven wordt PLA veel sterker en krijgt het een uitstekende temperatuurweerstand. Deze hittebehandeling wordt in het Engels "annealing" genoemd.
In dit artikel kan je lezen hoe je,op een simpele manier, van PLA een functioneel materiaal maakt!

Hoe maak je PLA prints sterker?

PLA heeft een groot printgemak, maar is ook breekbaar en wordt zacht boven de 55°C. Recreatief is PLA dus uitstekend te gebruiken, maar de functionaliteit van PLA laat te wensen over. Door PLA achteraf met hitte te behandelen wordt dit filament functioneel en breder toepasbaar.

 

PLA afbakken (temperen)

Het nabehandelen om plastics sterker te maken, door ze achteraf te verwarmen, komt vanuit de metaalverwerkende industrie; door een metaal te verhitten wordt het minder bros en is het beter te verwerken. Dit wordt een warmtebehandeling- of gewoon temperen, bakken en/of afbakken genoemd. In het Engels spreken we dan van “annealing”.

Om de fysieke staat van het materiaal te veranderen, moet een materiaal worden verwarmd tot een temperatuur lager dan het smeltpunt, maar hoger dan de temperatuur waarbij het materiaal weer kristalliseert; het materiaal moet constant op deze specifieke temperatuur worden verwarmd en daarna langzaam laten afkoelen.

 

Waarom PLA in de oven bakken?

PLA wordt veel sterker nadat het in de oven te gebakken is; de mechanische weerstand van PLA kan 40% toenemen door temperen. Je kan natuurlijk HTPLA bestellen als je PLA met een hoge temperatuurweerstand zoekt, maar het achteraf afbakken van je print is ook een goede manier.

3D objecten gedragen zich net zoals hout: de richting van houtvezels (looprichting of vezeloriëntatie) kan worden vergeleken met de richting waarin de lagen geprint zijn. Als er teveel kracht in de verkeerde richting wordt gezet, splijten de printlagen van je 3D model. Door je 3D prints af te bakken in de oven, herstel en verbeter je de zwakke punten tussen jouw printlagen.

Na het afbakken van de 3D print is het object minder bros en meer buigzaam. Maar het grootste voordeel is toch wel dat PLA een veel betere temperatuurweerstand krijgt ná een hittebehandeling in de oven.

 

annealing PLA

 

Annealing PLA

Het achteraf verhitten van kunststoffen wordt al tientallen jaren in het spuitgieten toegepast; “annealing” wordt gebruikt om de spanning uit de plastic objecten te verminderen, kromtrekken te voorkomen en het gegoten object sterker te maken.

3D prints worden snel en oneven gekoeld en bouwen daarom interne spanning op. Verder is kunststof of een polymeer een slechte hittegeleider. Daarom is het in sommige gevallen verstandig om jouw 3D print achteraf in de oven te bakken; je reduceert de spanning tussen de printlagen en creëert daarom een sterker object.

Het object verwarm je tussen de glastemperatuur en het smeltpunt van het materiaal; de glastemperatuur is de temperatuur waarbij het PLA vervormbaar is, maar niet vloeit of smelt.

 

PLA afbakken in de oven

Annealing PLA kan op verschillende manieren worden gedaan, maar het doel is PLA sterker te maken en een betere temperatuurweerstand te geven. De basis van PLA afbakken is om de oven tussen een smelttemperatuur van 170°C en de glastemperatuur van ongeveer 60°C te verhitten.

 

  1. Gebruik altijd een heteluchtoven met ventilator en NOOIT een gasoven; de vlammen smelten je 3D print…. Een elektrische oven is ook mogelijk.
  2. Verwarm de oven voor tot 70°C en hou deze temperatuur voor ongeveer een uur aan voor een gelijkmatige en stabiele temperatuur; plaats je print nog niet in de oven!
  3. Controleer met een nauwkeurige thermometer de juiste temperatuur. Als de oven op de juiste temperatuur is voor verwarmd, zet je de oven uit en plaats je de 3D print in het midden.
  4. Laat de 3D print in de oven totdat die volledig is afgekoeld. De geleidelijke afkoeling ontneemt spanning uit jouw 3D object en voorkomt kromtrekken.

 

*NB: Er is een nadeel bij het afbakken van PLA in de oven: het object krimpt namelijk in de X- en Y-richting, maar zet juist uit in de Z-richting! Als je meer ervaring hebt met het afbakken van PLA in de oven, kan je de afwijkingen vooraf corrigeren door jouw object in je slicer in de X- en Y-richting te vergroten en in de Z-richting juist te verkleinen.

 

Hittebehandeling PLA in heet water

Een andere methode om PLA sterker te maken is door je 3D print achteraf in heet water te dompelen.

 

  1. Verwarm het water tot 70°C
  2. Verpak jouw 3D object in een plastic zak, samen met wat zware stenen of munten, en dompel het in zijn geheel onder water
  3. Hou het 3D object voor 30 minuten onder water bij een constante temperatuur van 70°C
  4. Laat het water daarna afkoelen en verwijder het object

 

 

Waarom PLA versterken?

Doordat de fysieke eigenschappen van je 3D print toenemen kan je PLA 3D prints voor veel meer toepassingen gebruiken dan onbehandeld PLA.

 

- Annealed PLA kan voor objecten gebruikt worden die een hogere hitte weerstand nodig hebben

- Ovengebakken PLA is sterker, minder breekbaar en dus als toepassing breder inzetbaar voor tal van voorwerpen

- *Let goed op de deformatie in de verschillende richtingen en probeer dit vooraf in je slicer te compenseren