Top 3D-filamenten voor buitengebruik: duurzaamheid tegen de elementen

Als u dacht dat elk filament geschikt is voor buitenaanwendingen en dat ze allemaal gelijk goed kunnen tegen de elementen, heeft u het mis... maar maak u geen zorgen, we zijn allemaal daar geweest. Daarom schreef ik dit artikel, want ik wil dat uw 3D-prints zo lang mogelijk mee gaan, zelfs als ze in de zon en regen liggen.

Ik ga in op alle factoren die u moet overwegen bij uw filamentkeuze, evenals mijn advies over welke u wel en vooral niet moet gebruiken.

Laten we beginnen met een snelle tabel die u een idee geeft van wat het beste filament is voor buitenaanwendingen:

Belangrijke overwegingen bij het kiezen van een filament voor buitenaanwendingen:

UV-weerstand

Een belangrijke factor bij het maken van 3D FDM filament prints voor buitenaanwendingen of display is het effect van UV-licht op de print.

UV-licht zorgt ervoor dat PLA-filamentprints met de tijd uitlekken en afbreken, waardoor de kleur verwaait en de print bros wordt. De tijd voordat de degradatie zichtbaar wordt, hangt af van hoe extreem de weersomstandigheden zijn en het gebruik van de print.

PLA-filament is gevoelig voor hoge hitte, wat resulteert in smelten en vervorming. ABS-filament is ook niet UV-bestendig en bij blootstelling aan zonlicht zal het na verloop van tijd van een transparante print naar een geelbruin, verbrande look veranderen, en de print wordt ook bros.

PETG- en ASA-filamenten zijn UV-bestendig en kunnen verschillende weersomstandigheden weerstaan, wat ze geschikt maakt voor zowel binnen- als buitenaanwendingen.

Temperatuurbestendigheid (en glasovergangstemperatuur)

Temperatuur kan een controversieel onderwerp zijn wanneer het gaat om hoe de glasovergangstemperatuur wordt berekend voor verschillende polymeren. Er zijn een paar verschillende definities met verschillende resultaten, en alle lijken geaccepteerd.

Over het algemeen wordt aanvaard dat de glasovergangstemperatuur het temperatuurbereik is waarin een polymeer begint te smelten of van toestand te veranderen. Bijvoorbeeld, PLA heeft een glasovergangstemperatuur van 43,89°C tot 62,78°C.

PLA heeft de laagste glasovergangstemperatuur van alle FDM-filamenten en een lage hittestand. Temperatuurbestendigheid wordt berekend aan de hand van de hoogste en laagste temperatuur die een print kan weerstaan voordat het nadelig beïnvloed wordt door smelten (vervorming) of barsten.

Thermoplast mag niet hygroscopisch zijn

Thermoplasten die hygroscopisch zijn, absorberen vocht uit de lucht en kunnen allerlei printproblemen veroorzaken. De ernst van de vochtimpact op printen hangt af van vochtigheidsniveaus en langdurige blootstelling aan de vochtigheid.

Onder normale omstandigheden zal blootgesteld PLA-filament vocht absorberen en tot 40 micrometer opzwellen in ongeveer 150 uur. Omdat elke printlaag zo fijn is, kan een toename in filamentdiameter van 20-40 micron door vocht catastrofaal zijn, en de print is vanaf het begin gedoemd.

Thermoplast mag niet hygroscopisch zijn, maar helaas zijn er veel die wel zijn.

De verschillende typen thermoplasten in 3D-printen hebben allemaal varierende graad van vochtabsorptie, bijvoorbeeld: Nylon-filament opgeslagen in normale omstandigheden bereikt het verzadigingspunt van vocht in slechts 18 uur.

Enkele effecten van vochtige filamenten zijn: poppende geluiden, bellen en damp uit de extrudernozzle. Filament verliest zijn vermogen om aan het printbed te plakken en in de meeste gevallen zullen prints mislukken, zacht en bros worden.

De extrudernozzle zal niet normaal functioneren met vertraagde starts en kan zelfs verstopt raken. Om vochtgerelateerde problemen op te lossen, is het raadzaam een temperatuur- (en vochtigheid-)gecontroleerde filamentopslagkast aan te schaffen. Het voedingsmechanisme op de meeste printers zorgt ervoor dat het filament tijdens printsessies droog blijft.

Hoe makkelijk is het om te printen?

PLA-filament is het makkelijkst om mee te printen, dankzij de lage hitte-eis en het na-verhardingsproces kan een fijn gladde finish opleveren, maar u mist de mogelijkheid om fijn gedetailleerde structuren te printen.

PETG, ASA en andere filamenten vereisen hogere temperaturen en verwarmde bouwplaten, maar zijn ook redelijk eenvoudig om mee te printen.

Hobbyist filamentprinters zijn meestal open printers, maar sommige printers hebben gesloten behuizingen wat beter is omdat er meer controle is over de printomgeving.

Het verwarmen en afkoelen tijdens het printen wordt niet beïnvloed door de omgevingstemperatuur van de printruimte. Voordat u verschillende filamenttypen probeert, zorg ervoor dat uw printer de capaciteit heeft om met het nieuwe filament te printen, aangezien niet alle printers in staat zijn om met alle filamenttypen te printen.

Zijn alle filamenttypen goed voor buitenaanwendingen?

Alle filamenttypen zijn prima voor buitenaanwendingen, maar sommige die niet UV-bestendig zijn, zullen na-productieverharding vereisen door een UV-bestendige epoxy op de print aan te brengen.

Er zal nog steeds langzame degradatie optreden, maar de UV-bescherming zal een redelijke levensduur garanderen.

De buitenaanwendingsfunctie van uw print zal de levensduur bepalen. Decoratieve prints zullen langer mee gaan, terwijl prints die een functioneel doel dienen, een kortere levensduur kunnen hebben, afhankelijk van waar de print voor gebruikt wordt.

Materiaaltypen die u buiten kunt gebruiken

Hoewel u zeker de meeste filamenttypen buiten kunt gebruiken, zullen er sommigen vrij snel bros worden. Hier zijn degenen die ik het meest aanbeveel:

• PETG: PETG-filament is niet biologisch afbreekbaar, maar het is gemakkelijk om mee te werken omdat het geen printbehuizing vereist. Een extra bonus is dat het UV- en waterbestendig is, wat het een uitstekend filament maakt voor buitenaanwendingen. De trekkracht is bijna zo goed als ABS, maar het is duurzamer ondanks dat ABS harder is en een rigider print produceert. PETG heeft een redelijk hoge glasovergangstemperatuur van 80°C en produceert dichte prints. Een verwarmd bed van ongeveer 70°C is een voorwaarde voor succesvol printen.
• ASA: ASA is erg vergelijkbaar met ABS-filament, maar heeft het duidelijke voordeel van UV-bestendigheid en kan alle weersomstandigheden weerstaan. Het vereist een verwarmd bed van 90-110°C en de printer moet gesloten zijn vanwege de gevoeligheid voor temperatuurswisselingen tijdens het printen. Het is het beste om de koelventilatoren uit te zetten tijdens het printen. Met een glasovergangstemperatuur van 100°C hebben prints hoge hittestand, impact- en chemische weerstand.
• ABS: ABS heeft het nadeel van niet UV-bestendig te zijn, maar het presteert beter dan PLA in buitenaanwendingen. Echter, printen is uitdagend om dezelfde redenen als ASA-filament. Het vereist een verwarmd bed tussen 90°C en 110°C en moet in een gesloten printer geprint worden (het kan zonder behuizing geprint worden, maar het is moeilijker). ABS-prints zijn erg stevig en hard. Ze werken geweldig voor machineonderdelen, maar hun gebrek aan UV-bestendigheid beperkt hun buitenaanwendingen.

Filamenttypen die u voor buitenaanwendingen moet vermijden

3D-filament dat u moet vermijden voor buitenaanwendingen omvat nylon, PLA en HIPS, vanwege hun gebrek aan UV-bestendigheid. UV-stralen zullen ervoor zorgen dat de print zijn kleur verliest en met de tijd bros wordt.

HIPS wordt gezegd voedselveilig en niet-giftig te zijn, maar het geeft wel kleine hoeveelheden styreen aan de lucht af die na verloop van tijd een gezondheidsrisico kunnen vormen. Het beïnvloedt mensen die langdurig in nabijheid werken.

Waarom moet ik PLA-onderdelen voor buitenaanwendingen vermijden?

PLA presteert niet goed in zonlicht omdat het niet UV-bestendig is. Echter, het is goedkoop en biologisch afbreekbaar (zoals het hoort, als het blootgesteld wordt aan de juiste condities).

Prints zullen echter niet zo lang mee gaan omdat ze bros worden en uiteenvallen. PLA doet het ook niet goed in hoge temperaturen vanwege de lage glasovergangstemperatuur van 60°C en zal beginnen te vervormen bij temperaturen in de veertigergraden. Als u het in de zomer in de zon laat liggen, zult u merken dat het zwakker wordt.

Omdat het hygroscopisch is, absorberen ze vocht, wat de print kan verzwakken, maar het zal het decompositieproces niet versnellen. Toch wordt gezegd dat PLA 4 keer sneller decomposeert dan andere populaire filamenten. Er zijn rapporten dat PLA volledig in water zou decomponeren binnen ongeveer 90 dagen, maar dit is een mythe.

Voor PLA om aan zijn biologisch afbreekbare label te voldoen, moet het gecomposteerd worden op een industriële site die expliciet daarvoor is ontworpen. Het kan van een paar dagen tot een paar maanden duren en temperaturen moeten boven 55-70°C liggen!

Beste filamenten voor plantenpotten

Na enkele tests vonden we uit dat PLA hoewel het even werkt, uiteindelijk degradeert door UV-licht. De beste filamenten om bloempotten mee te printen zijn dus PETG en ASA, simpelweg omdat ze niet zo veel of zo snel zullen achteruitgaan.

Kan ik harsen (fotopolymeren) voor buitenaanwendingen gebruiken?

Hars-gebaseerde prints worden uitgehard met UV-licht, en het uithardingsproces zal doorgaan bij blootstelling aan zonlicht, weliswaar op een langzamere snelheid. Dit zal de harsprint uiteindelijk zo ver harden dat het bros wordt en uiteindelijk barst of breekt.

Dus, nee! Ik zou hars niet aanbevelen voor buitenaanwendingen.

Hoe kan ik elk filament UV-bestendig maken?

Printmateriaal dat niet UV-bestendig is, kan behandeld worden met een helder UV-beschermend lak, dat over de print geschilderd of gespoten kan worden.

Als de print een buitenaanwendingsfunctie heeft die slijtage veroorzaakt, kan de UV-beschermende laag na verloop van tijd afwrijten, en de print zal snel zijn algehele sterkte verliezen.

Het is goed om te begrijpen dat degradatie door UV-blootstelling een langzaam proces is met kleurvervaging of uitlekking als eerste zichtbaar teken van UV-schade. Dit wordt gevolgd door de afbraak van de structuur, wat schilfering veroorzaakt met zwakkere gebieden die afbreken bij afhandeling.

Gebruik bij voorkeur een UV- en weerbestendig filament voor buitenaanprojecten en heb gerustheid van geest dat uw print zal mee gaan.

Conclusie

Zoals u ziet, zijn de beste filamenten voor buitenaanwendingen PETG en ASA vanwege hun UV-bestendigheid en algehele hoge hittestand.

PLA is de slechtste van allemaal omdat het gemakkelijk kan vervormen op een hete dag, vooral als u de print voor iets functioneels gebruikt, zoals een lamphouder, aangezien het extra gewicht van de lamp ervoor kan zorgen dat het doorzakt.

ABS is veel beter dan PLA voor buitenaanwendingen, maar het is nog steeds nergens in de buurt van zo goed als PETG en ASA.

Ik hoop dat deze informatie nuttig was en zoals altijd: een geweldige dag!

Bekijk onze aanbevolen producten

We hebben een aanbevolen productensectie samengesteld die de gisswerk uit het zoeken naar de juiste printer, filament of upgrades haalt. We weten dat dit een overweldigende taak kan zijn die vaak tot verwarring leidt.

We hebben een selectie 3D-printers geselecteerd die geschikt zijn voor beginners, gevorderden en experts, en de filaments en upgrades zijn door ons getest en met zorg gekozen, zodat u weet dat wat u ook kiest, verwacht werkt.