O PLA é resistente ao calor? ABS, ASA, PETG e muito mais!

Ao imprimir em 3D, devemos sempre levar em consideração o uso final e o posicionamento de nossa impressão. Isso nos poupará uma enorme quantidade de horas de impressão, desperdício de material e surpresas negativas inesperadas.

Uma das coisas mais importantes a considerar é a temperatura a que a peça será exposta. Dado que o PLA é o termoplástico mais popular usado na impressão 3D, não é surpresa que possamos estar interessados ​​em saber se o PLA é resistente ao calor ou não.

Não é recomendado usar PLA para imprimir modelos que serão expostos a temperaturas acima de 60°C (149°F) por períodos prolongados de tempo devido ao fato de esta ser sua temperatura de transição vítrea e começará a se deformar assim que atingir essa temperatura, tornando-o não um termoplástico adequado para esse tipo de ambiente. ABS, policarbonato ou PETG devem ser usados ​​em vez disso.

Dito isto, se o PLA for a única opção disponível, é possível aumentar sua resistência através do recozimento do objeto.

O PLA derreterá ao sol

A temperatura de fusão do PLA está em torno de 160°C a 180°C, o que significa que nunca derreterá ao sol, independentemente de onde você mora. No entanto, o PLA é menos resistente ao calor do que outros filamentos como ABS, PET ou PETG, e geralmente não é recomendado para usos que exigem exposição prolongada ao ar livre e ao sol.

Em poucas palavras, como regra geral:nunca use PLA para imprimir em 3D peças ou objetos funcionais destinados a serem usados ​​ao ar livre. Se você não gosta de ABS, use PET ou PETG para esses dois casos de uso.

Como mencionei antes, dependendo das matérias-primas, aditivos, cores e processo de fabricação usados ​​por uma determinada marca para fazer um filamento PLA, seu ponto de fusão pode estar em algum lugar entre 160-180C. Mesmo em um dia quente de verão, nunca fica tão quente quanto 160C. Portanto, a resposta é:NÃO, o PLA não derrete ao sol. Embora não derreta, ficará quebradiço e perderá sua resistência à tração e resistência ao impacto.

Além disso, devido ao fato de que a temperatura de transição vítrea (Tg) do PLA é de apenas 60°C-65°C, suas impressões de PLA também tenderão a deformar, dobrar, torcer, deformar e ceder dentro de algumas horas se você deixar ao sol em um dia quente.

Se você mora em uma região que tende a não ter temperaturas extremamente quentes, pode estar inclinado a pensar que essas frases anteriores não se aplicam ao seu cenário específico. Embora você possa estar correto, lembre-se de que leva apenas alguns dias por ano para deformar, dobrar e arruinar a integridade estrutural de sua impressão 3D.

Outra coisa que você deve considerar ao imprimir um objeto que será exposto à luz solar é a sua cor. Devido ao fato de que os objetos mais escuros absorvem a luz e a energia UV com mais eficiência, eles também tendem a aquecer mais rápido (e mais) do que os objetos brancos. Embora a recomendação geral seja ainda evitar o uso de PLA para essa finalidade, escolha cores mais claras se não tiver outras opções disponíveis.

O PLA derreterá dentro de um carro?

Mesmo que a temperatura ambiente seja de apenas 35-40C, ainda será suficiente para deformar, deformar ou ceder os objetos PLA. Se você possui um termômetro digital, poderá verificar se um carro estacionado sob luz solar direta terá uma temperatura da cabine em torno de 10°C-20°C mais quente que a temperatura externa. Isso se deve principalmente ao efeito estufa na cabine e à cor da carroceria e do interior do carro.

Objetos colocados no painel serão os mais propensos a deformações e deformações em um dia quente, mas colocar um objeto no banco traseiro ou no porta-malas não garante que o objeto preserve sua forma e propriedades estruturais. Embora colocar um objeto dentro do baú tecnicamente o proteja do efeito estufa, ele ainda estará sujeito a deformações se for colocado lá por períodos prolongados.

Nos casos em que o objeto só precisa ser transportado de um lugar para outro em um carro durante um dia quente, recomendo colocá-lo dentro de um refrigerador. Embora isso possa parecer um pouco extremo, é sempre nesses casos prevenir do que reagir. Especialmente se nossa impressão levou várias horas para terminar.

Melhores filamentos para resistência ao calor

Policarbonato (resiste a 150°C)

O PC geralmente vem em dois sabores:PC/PBT (polibutileno tereftalato) e PC (policarbonato simples). Suas temperaturas de transição vítrea são 110C e 150C, respectivamente.

O policarbonato custa um pouco mais do que outros filamentos, mas é um dos melhores termoplásticos quando se trata de resistência ao calor. Isso levou muitas indústrias a preferirem usar o PC como termoplástico. Além disso, também é um material muito resistente e resistente à abrasão, com boa resistência à tração e ao impacto.

Tenha em mente que, a menos que você tenha acesso a uma impressora 3D de nível industrial, você não poderá imprimir policarbonato puro e terá que comprometer e usar uma mistura de policarbonato, como o PC Blend da Prusa ou o filamento Polymaker Polycarbonate.

ABS (resiste a 105°C)

Com uma temperatura de transição vítrea de 105°C, o ABS também é uma das melhores opções para imprimir peças resistentes ao calor. É também um material barato, amplamente disponível e resistente. A desvantagem é que é difícil, confuso de imprimir e cria gases tóxicos que nos obrigam a realmente considerar a instalação de ventilação adequada.

PETG (resiste a 80°C)

PETG tem uma temperatura de transição vítrea de 80C. Ele tem um desempenho muito melhor que o PLA e se mantém muito bem em um dia quente de verão, mesmo que a temperatura ambiente esteja acima de 45 ° C.

Na minha própria experiência anedótica e pouco científica, mesmo um PETG de cor preta é um bom filamento para imprimir objetos funcionais ao ar livre. Eles podem facilmente durar anos antes de falharem.

Dito isso, ainda não recomendo para imprimir objetos para o seu carro. Em regiões quentes, a temperatura da cabine de um carro estacionado sob a luz direta do sol com resfriamento pode chegar a 70°C. Isso pode facilmente deformar, deformar ou ceder suas impressões PETG.

Se você está pensando em imprimir com PETG, recomendo que leia este artigo que escrevi sobre quais configurações específicas usar, e você também deve obter este filamento PETG, pois existem alguns muito baratos por aí que imprimem terrível!

O PLA é resistente aos raios UV?

O PLA não é de forma alguma um termoplástico resistente aos raios UV. Pode ser danificado permanentemente se exposto à luz solar por um período prolongado de tempo.

O PLA é feito a partir de compostos orgânicos obtidos de plantas e é biodegradável e os raios UV desencadeiam efeitos fotoquímicos na estrutura de suas moléculas poliméricas. Isso acelera o processo de degradação e o PLA torna-se rapidamente quebradiço e propenso a quebrar facilmente. Em resumo, como mencionado anteriormente, não é recomendado imprimir peças de PLA funcionais se houver risco de exposição aos raios UV.

A luz do sol afetará a aparência de um objeto impresso em PLA?

PLA é perfeitamente adequado para imprimir modelos estéticos. A exposição aos raios UV em temperaturas normais não os deformará, deformará ou cederá, mas não se engane, eles se tornarão quebradiços e fracos. O único problema é que o efeito fotoquímico desencadeado pelos raios UV também desencadeia a degradação dos pigmentos corantes. Isso significa que a cor dos modelos PLA desaparecerá rapidamente após a exposição à luz UV.

Melhores filamentos resistentes a UV para impressão 3D

Embora tenhamos passado pelos filamentos mais resistentes ao calor e esta seção pareça redundante, é importante fazer uma distinção entre exposição à luz UV e resistência ao calor. Embora tendam a andar de mãos dadas ao lidar com o exterior, nem sempre é esse o caso.

PETG

PETG em sua forma mais pura (sem cores e aditivos) tem um desempenho decente ao ar livre e é bastante resistente à exposição direta à luz solar, mesmo por períodos prolongados. Como nota lateral, também é resistente a produtos químicos corrosivos e água, o que o torna um termoplástico compatível para a maioria dos casos de uso externo.

Por que o PETG tem um desempenho melhor do que o ABS e o PLA à luz do sol

Devido à sua superfície lisa, o PETG é capaz de simplesmente refletir a maior parte da radiação que atinge sua superfície. Portanto, a radiação UV não desencadeia as reações fotoquímicas que podem torná-lo quebradiço e desbotar sua cor.

O PETG natural é transparente. Isso significa que ele não retém energia térmica dentro da estrutura do polímero. Por isso, é mais resistente a um aumento da temperatura ambiente.

Ao contrário do ABS, que é rígido, a estrutura polimérica do PETG é bastante flexível, fazendo com que ele se expanda e contraia. Como consequência, ele se expande e se contrai com as mudanças de temperatura, mitigando os efeitos negativos da variabilidade climática.

ASA (acrilonitrila de estireno acrílico)

O ASA é um termoplástico muito leve que foi desenvolvido como alternativa ao ABS. É a melhor escolha para imprimir peças funcionais resistentes ao calor e aos raios UV, pois também é bastante forte e possui alto impacto e alta resistência ao desgaste.

ASA é o filamento mais recomendado para a impressão de objetos que sofrem intempéries e condições climáticas extremas. Devido às suas características, já é utilizado pelos fabricantes para fazer casa de resistência ao tempo ao ar livre para iluminação LED e luzes solares. Os painéis de veículos também são comumente feitos de ASA.

Embora seja estruturalmente semelhante ao ABS, o ASA é mais resistente às intempéries e aos raios UV (por um fator de 10).

A desvantagem do ASA é que ele é caro quando comparado às suas alternativas. Este termoplástico também é difícil de imprimir com uma impressora comum, levando a impressões com falha e desperdício de material.

Como tornar o PLA mais resistente ao calor

Devido à baixa dificuldade do processo e aos bons resultados que podemos obter, o recozimento de um objeto PLA é uma das melhores maneiras de aumentar significativamente a força e a resistência ao calor dos objetos PLA.

Ao recozer um objeto PLA, quero dizer aquecê-lo lentamente até 60°C (140°F) ou ligeiramente acima, mas abaixo de 160°C (320°F). Em outras palavras, você deve expor o referido objeto um pouco acima da temperatura de transição vítrea, mas definitivamente abaixo de sua temperatura de fusão. Recomendo expor o objeto impresso a essa temperatura por aproximadamente 30 a 45 minutos.

Como o recozimento melhora a força e a resistência ao calor de um objeto impresso em 3D?

O recozimento permite que as peças impressas sejam mais fortes e duráveis, aumentando o número de grandes estruturas cristalinas no plástico, o que ajuda a redistribuir as tensões e a energia térmica de forma mais uniforme.

Plásticos em um nível microscópico normalmente parecem desorganizados e amorfos. Eles provavelmente causam um fenômeno chamado “faixas” quando impressos, que é quando o plástico esfria rapidamente em algumas áreas formando pequenos cristais e lentamente em outras áreas onde grandes cristais são formados. O processo de recozimento relaxa a estrutura da peça e a tensão moldada é reduzida.

O recozimento também facilita o pós-processamento e economiza tempo e custo nos processos de acabamento devido ao fato de também suavizar as superfícies do objeto, preencher furos ausentes. O recozimento tende a tornar a peça moldada por injeção, o que geralmente é visto como mais profissional e de nível industrial.

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