PLA 3D 프린팅 필라멘트 마스터하기: 구성, 특성, 핵심 차이점

PLA(폴리락트산) 필라멘트는 작업이 쉽고 외관이 뛰어나 FDM(용융 적층 모델링) 3D 프린팅에서 가장 흔히 쓰이는 소재 중 하나입니다. 플라스틱 역사에서 PLA는 원조격입니다(여러 원조 중 하나). 1938년 DuPont 화학자 Wallace Carothers(나일론도 발명)가 발명했지만, 주류가 되기까지 꽤 오랜 시간이 걸렸습니다. 1950년대 대형 소재 기업들이 심도 연구를 시작했고, 1990년대엔 상용화되었습니다. 처음엔 생분해성 PET 대체재로 채택되었고, 이후 포장재, 일회용 식기부터 가전제품, 기기까지 모든 곳에 쓰였습니다. 2000년대 후반 3D 프린터 등장 시 PLA는 최초의 필라멘트 소재 중 하나였고, 오늘날 적층 제조에 쓰이는 플라스틱의 40% 이상을 차지합니다.

PLA 3D 프린팅 필라멘트란?

PLA는 사탕수수나 옥수수 전분 같은 식물 원료를 발효해 젖산을 만들고, 이를 락타이드 등을 이용해 중합해 만듭 열가소성 폴리머입니다. 핵화제나 가소제(폴리에틸렌 글리콜 등)를 섞어 특성을 바꿀 수 있습니다. 추가 이점을 위해 목재 섬유, 탄소, 금속 플레이크, 그래핀 등과 혼합하기도 합니다. 이후 필라멘트나 섬유로 압출됩니다. 성분표가 단순한 PLA는 'PLA'로, 강화제가 잔뜩 든 것은 'PLA+'로 불립니다.

• PLA: 순수 폴리머에 가깝지만 분자간 유연성, 용융 점도, 색상/시각적 특성 등 다양한 속성 수정을 위해 제한적 첨가제를 포함할 수 있습니다.
• PLA+: 다양한 강화제를 상당한 양 포함할 가능성이 높습니다. 여기에는 모델 안정성, 강성, UTS(최대 인장 강도) 향상을 위한 탄소 섬유, 심미적 효과를 위한 목재 섬유, 강성 및 UTS 향상을 위한 그래핀, 심미적 효과를 위한 금속 입자 등이 포함됩니다.

유사점, 차이점, 용도에 대한 자세한 내용은 PLA vs. PLA+ 3D 프린팅 가이드를 참조하세요.

PLA의 바람직한 특성 중 하나는 층간 결합력입니다. 새로 압출된 플라스틱이 최근 냉각된 플라스틱과 매우 잘 결합됩니다. 가닥과 층이 매끄럽게 어우러져 매끈한(그리고 예쁜) 표면을 만들며, 기계 설정을 바꿔도 이 특성이 크게 변하지 않습니다. 또한 다양한 압출 온도에 대한 내성이 좋아 여러 기계에서 사용할 수 있습니다. 이 덕분에 초보자에게 매우 출력하기 쉽고 훌륭한 입문용 3D 프린팅 필라멘트입니다.

PLA는 예뻐야 하지만 오래 갈 필요 없는 아이템에 적합합니다. 이 소재는 큰 응력을 견디지 못하므로 기계 부품, 엔지니어링 테스트 피스, 베어링류 부품 제작엔 부적합합니다. 야외 방치, 물, 화학물질, 마모에 약합니다. 또한 '친환경' 소재로 만들어졌다고 자동으로 친환경적인 것은 아닙니다. PLA는 별도 재활용이 필요하며, 상업적 퇴비화 조건에서만 생분해됩니다.

PLA 필라멘트의 구성

PLA 필라멘트는 사탕수수, 타로, 옥수수 전분 같은 식물 원료 발효로 생성된 폴리머입니다. 크게 두 범주로 나뉩니다:

1. PLA: 순수 폴리머에 가깝지만 분자간 유연성, 용융 점도, 색상/시각적 특성 등 다양한 속성 수정을 위해 제한적 첨가제를 포함할 수 있습니다.
2. PLA+: 다양한 강화제를 상당한 양 포함할 가능성이 높습니다. 여기에는 모델 안정성, 강성, UTS(최대 인장 강도) 향상을 위한 탄소 섬유, 심미적 효과를 위한 목재 섬유, 강성 및 UTS 향상을 위한 그래핀, 심미적 효과를 위한 금속 입자 등이 포함됩니다.

PLA 필라멘트의 특성

PLA 필라멘트의 모든 중요 특성은 아래 표에 정리되어 있습니다.