Melhores Filamentos 3D para Durabilidade Exterior

Se pensava que qualquer filamento era adequado para uso exterior e que todos conseguiriam lidar com a exposição aos elementos igualmente, estaria errado... mas não se preocupe, todos já passámos por isso, e é por isso que decidi escrever este artigo, pois quero que as suas impressões 3D durem o máximo possível, mesmo quando deixadas ao sol e à chuva.

Vou abordar todas as coisas que precisa de considerar ao fazer a sua escolha de filamento, bem como dar a minha opinião sobre quais deve usar e, tão importante quanto, quais não deve usar.

Vamos começar com uma tabela rápida que o deve ajudar a ter uma ideia de qual filamento é melhor para uso exterior:

Filamento	Resistência UV	Resistência Calor	Higroscópico	Fácil de Imprimir?	Preço por Rolo 1Kg
PLA	Não	60°C	Sim	+++++	$20 aprox.
ABS	Não	100°C	Sim	++	$20 aprox.
PETG	Sim	85°C	Sim	++++	$20 aprox.
ASA	Sim	105°C	Ligeiramente	++	$30 aprox.
HIPS	Não	90°C	Não	+++++	$20 aprox.

Coisas importantes a considerar ao escolher filamento para uso exterior:

Resistência UV

Um fator importante a considerar ao fazer impressões FDM para uso ou exposição exterior é o efeito da luz UV na impressão.

A luz UV tende a branquear e degradar impressões de filamento PLA ao longo do tempo, fazendo a cor desvanecer e a impressão tornar-se frágil. O tempo antes da degradação ser visível depende de quão extremas são as condições climatéricas, bem como o uso da impressão.

Filamento PLA é suscetível a condições de calor alto que resultarão em fusão e deformação. Filamento ABS também não é resistente a UV e quando exposto à luz solar ao longo do tempo começará a mudar de uma impressão translúcida, assumindo um aspeto amarelado queimado, e a impressão também se tornará frágil.

Filamentos PETG e ASA são resistentes a UV e podem suportar diferentes condições climatéricas, tornando-os adequados para uso interior e exterior.

Resistência à temperatura (e temperatura de transição vítrea)

A temperatura pode ser um assunto controverso quando se trata de como a temperatura de transição vítrea é calculada para diferentes polímeros. Existem algumas definições diferentes com resultados diferentes, e todas parecem ser aceites.

Geralmente aceita-se que a temperatura de transição vítrea é o intervalo de temperatura em que um polímero começará a derreter ou mudar de estado. Por exemplo, PLA tem temperatura de transição vítrea de 43.89°C a 62.78°C.

PLA tem a temperatura de transição vítrea mais baixa de todos os filamentos FDM e tem baixa resistência à temperatura. Resistência à temperatura é calculada na temperatura mais alta e mais baixa que uma impressão pode suportar antes de ser afetada adversamente, seja por fusão (deformando a impressão) ou rachaduras.

Termoplástico não deve ser higroscópico

Termoplásticos higroscópicos absorvem humidade do ar e podem causar uma série de problemas de impressão. A severidade do impacto da humidade na impressão depende dos níveis de humidade e exposição prolongada à humidade.

Sob condições normais, filamento PLA exposto absorverá humidade e incharia até 40 micrómetros em cerca de 150 horas. Como cada camada de impressão é tão fina, um aumento no diâmetro do filamento de 20-40 mícrones por humidade pode ser catastrófico, e a impressão estará condenada desde o início.

Termoplástico não deve ser higroscópico, mas infelizmente muitos são.

Os diferentes tipos de termoplásticos em impressão 3D têm graus variados de absorção de humidade, por exemplo; filamento Nylon armazenado em condições normais atingirá ponto de saturação de humidade em apenas 18 horas.

Alguns efeitos de filamentos com humidade incluem ruídos de estalo, bolhas e vapor a sair do bico do extrusor. Filamento perde a capacidade de colar à base de impressão e na maioria dos casos as impressões falham, tornando-se moles e frágeis.

O bico do extrusor não funcionará normalmente com arranques atrasados e possivelmente entupirá como resultado. Para remediar problemas relacionados com humidade, é aconselhável comprar um armário de armazenamento de filamento com controlo de temperatura (e humidade). O mecanismo de alimentação na maioria das impressoras garante que o filamento permanece seco durante sessões de impressão.

Quão fácil é de imprimir?

Filamento PLA é o mais fácil de imprimir, graças ao seu baixo requisito de calor e o processo de pós-cura pode apresentar um acabamento liso e fino, mas lhe faltará a capacidade de imprimir estruturas detalhadas finas.

PETG, ASA e outros filamentos requerem temperaturas mais altas e bases aquecidas mas também são razoavelmente simples de imprimir.

Impressoras de filamento para hobbyistas são maioritariamente abertas, mas algumas têm caixas fechadas (enclosures) o que é melhor pois há mais controlo do ambiente de impressão.

O processo de aquecimento e arrefecimento durante a impressão não será influenciado pela temperatura ambiente da sala de impressão. Antes de experimentar diferentes tipos de filamento, certifique-se que a sua impressora tem capacidade para imprimir com o novo filamento, pois nem todas as impressoras são capazes de imprimir com todos os tipos.

Todos os tipos de filamento são bons para uso exterior?

Todos os tipos de filamento servem para uso exterior, mas alguns que não são resistentes a UV requerem cura pós-produção aplicando epóxi resistente a UV na impressão.

Haverá ainda degradação lenta ao longo do tempo, mas a proteção UV garantirá uma vida útil decente.

A função exterior da sua impressão determinará a sua longevidade. Impressões ornamentais tenderão a durar mais enquanto impressões com propósito funcional podem ter vida útil mais curta dependendo do que a impressão é usada.

Tipos de materiais que pode usar no Exterior

Embora possa certamente usar a maioria dos tipos de filamento no exterior, alguns ficarão frágeis rapidamente. Aqui estão os que recomendo mais:

• PETG: Filamento PETG não é biodegradável mas é fácil de trabalhar pois não requer enclosure de impressão. Um bónus adicional é que é resistente a UV e água, por isso é um excelente filamento para uso exterior. A sua resistência à tração é quase tão boa como ABS mas é mais durável apesar de ABS ser mais duro e produzir impressão mais rígida. PETG tem temperatura de transição vítrea bastante alta de 80°C e produz impressões densas. Base aquecida a aproximadamente 70°C é pré-requisito para impressão bem-sucedida.
• ASA: ASA é muito semelhante a filamento ABS mas tem a vantagem distinta de ser resistente a UV e aguentar todas as condições climatéricas. Requer base aquecida a 90-110°C e a impressora deve ser fechada (enclosure) devido à sua sensibilidade a mudanças de temperatura durante a impressão. É melhor desligar as ventoinhas de arrefecimento durante a impressão. Com temperatura de transição vítrea de 100°C, as impressões têm alta resistência à temperatura, impacto e químicos.
• ABS: ABS tem a desvantagem de não ser resistente a UV, mas porta-se melhor que PLA nas condições exteriores. No entanto, a impressão é desafiante pelas mesmas razões que filamento ASA. Requer base aquecida entre 90°C e 110°C e deve ser impresso em impressora fechada (pode ser impresso sem enclosure, mas é mais difícil). Impressões ABS são muito robustas e duras. Funcionam bem para peças de máquinas, mas a falta de resistência UV limita o seu uso exterior.

Tipos de filamento a evitar para uso exterior

Filamento 3D a evitar usar no exterior inclui nylon, PLA e HIPS, pela sua falta de resistência UV. Raios UV farão a impressão perder cor e tornar-se frágil ao longo do tempo.

Diz-se que HIPS é alimentar e não tóxico, mas liberta pequenas quantidades de estireno no ar que podem tornar-se preocupação de saúde ao longo do tempo. Afetará pessoas a trabalhar em proximidade por longos períodos.

Por que deve evitar peças PLA para uso exterior?

PLA não se dá bem à luz solar pois não é resistente a UV. No entanto, é barato e biodegradável (mais ou menos, se exposto às condições certas).

Impressões, no entanto, não durarão tanto pois tornar-se-ão frágeis e partir-se-ão. PLA também não se dá bem em altas temperaturas devido à sua baixa temperatura de transição vítrea a 60°C e começará a deformar a temperaturas na casa dos quarenta, e se deixado ao sol no verão, notará que fica mais fraco.

Ser higroscópico significa que absorve humidade, o que pode enfraquecer a impressão, mas não acelerará o processo de decomposição. Ainda assim, diz-se que PLA decompõe 4 vezes mais rápido que outros filamentos populares. Há relatórios que PLA se decompõe completamente em água dentro de cerca de 90 dias, mas isto é um mito.

Para o PLA viver até ao seu rótulo biodegradável, deve ser compostado num local industrial explicitamente desenhado para esse propósito. Pode demorar de alguns dias a alguns meses e temperaturas devem estar acima de 55-70°C!

Melhores Filamentos para vasos

Após alguns testes, descobrimos que embora PLA funcione por algum tempo, acabará por degradar por causa da luz UV. Por isso, os melhores filamentos para imprimir vasos de flores são PETG e ASA simplesmente porque não se deterioram tanto nem tão rápido.

Posso usar resinas (fotopolímeros) para uso exterior?

Impressões baseadas em resina são curadas com luz UV, e o processo de cura continuará quando exposto à luz solar, embora a um ritmo mais lento. Isto eventualmente endurecerá a impressão de resina a tal ponto que se tornará frágil e eventualmente rachará ou partirá.

Por isso, não! Não recomendaria resina para uso exterior.

Como posso tornar qualquer filamento resistente a UV?

Material de impressão que não é resistente a UV pode ser tratado com verniz protetor UV transparente que pode ser pintado ou pulverizado sobre a impressão.

Se a impressão tem uma função exterior que resultará em desgaste, a camada protetora UV pode ser gasta ao longo do tempo, e a impressão perderá rapidamente a sua resistência global.

É bom entender que a degradação causada por exposição UV é um processo lento com desvanecimento ou branqueamento da cor como primeiro sinal visível de dano UV. Seguir-se-á a quebra da estrutura, causando descamação com áreas mais fracas a partir-se quando manuseadas.

Prefira usar filamento resistente a UV e intempéries para projetos exteriores e tenha paz de espírito sabendo que a sua impressão vai durar.

Conclusão

Como pode ver, os melhores filamentos para uso exterior são PETG e ASA pela sua resistência UV e alta resistência à temperatura geral.

PLA é o pior de todos porque pode deformar facilmente num dia quente, especialmente se estiver a usar a impressão para algo funcional, como suporte de lâmpada, pois o peso adicional da lâmpada pode fazer com que abata.

ABS é muito melhor que PLA para exterior, mas ainda não está nem perto de PETG e ASA.

Espero que esta informação tenha sido útil e, como sempre, tenha um ótimo dia!

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