PLA hittestand uitgelegd: vergelijking ABS, ASA, PETG en andere 3D-printmaterialen

Bij 3D-printen moeten we altijd rekening houden met het eindgebruik en de plaatsing van onze print. Dit bespaart ons een enorme hoeveelheid printuren, verspild materiaal en onverwachte ongemakkelijke verrassingen.

Eén van de belangrijkste dingen om te overwegen is de temperatuur waaraan het onderdeel blootgesteld zal worden. Gegeven het feit dat PLA het meest populaire thermoplast is dat in 3D-printen wordt gebruikt, komt het als geen verrassing dat we geïnteresseerd kunnen zijn in of PLA hittestend is of niet.

Het wordt niet aanbevolen om PLA te gebruiken voor het printen van modellen die blootgesteld zullen worden aan temperaturen boven 60°C (149°F) gedurende langere periodes, omdat dit de glasovergangstemperatuur is en het zal beginnen te vervormen zodra het deze temperatuur bereikt, wat het ongeschikt maakt als thermoplast voor dit type omgeving. ABS, polycarbonaat of PETG moeten in plaats daarvan gebruikt worden.

Dat gezegd hebbende, als PLA de enigste optie is, is het mogelijk om de weerstand te vergroten door het object te verbranden (annealen).

Zal PLA in de zon smelten?

PLA's smelttemperatuur ligt rond de 160°C tot 180°C, wat betekent dat het nooit in de zon zal smelten, ongeacht waar u woont. Niettemin is PLA minder hittestend dan andere filamenten zoals ABS, PET of PETG, en wordt meestal niet aanbevolen voor toepassingen die langdurige blootstelling aan de buitenlucht en zon vereisen.

Kortom, als vuistregel: gebruik nooit PLA om functionele onderdelen of objecten bedoeld voor buitenaanwendingen te 3D-printen. Als u ABS niet leuk vindt, gebruik PET of PETG voor deze twee gebruiksgevallen.

Zoals ik eerder vermeldde, afhankelijk van de grondstoffen, additieven, kleuren en productieproces die een bepaalde merk gebruikt om een PLA-filament te maken, kan het smeltpunt ergens tussen 160-180°C liggen. Zelfs op een extreme zomerse dag wordt het nooit zo heet als 160°C. Dus het antwoord is: NEE, PLA zal niet in de zon smelten. Hoewel het niet smelt, zal het bros worden en zijn trekkracht en slagweerstand verliezen.

Daarnaast, gezien het feit dat de glasovergangstemperatuur (Tg) van PLA slechts 60°C-65°C is, zullen uw PLA-prints ook neigen te vervormen, buigen, krullen, warpen en doorzakken binnen een paar uur als u ze op een hete dag in de zon laat liggen.

Als u in een regio woont die geen extreem hoge temperaturen kent, bent u geneigd te denken dat de vorige zinnen niet op uw specifieke scenario van toepassing zijn. Hoewel u misschien gelijk hebt, houd er rekening mee dat het slechts een paar dagen per jaar kost om de structurele integriteit van uw 3D-print te vervormen, buigen en ruïneren.

Een ander ding dat u moet overwegen bij het printen van een object dat blootgesteld zal worden aan zonlicht, is de kleur. Vanwege het feit dat donkere objecten UV-licht en energie efficiënter absorberen, hebben ze de neiging om sneller (en meer) op te warmen dan witte objecten. Hoewel de algehele aanbeveling nog steeds is om PLA voor dit doel te vermijden, kies heldere kleuren als u geen andere opties beschikbaar heeft.

Zal PLA in een auto smelten?

Zelfs als de omgevingstemperatuur slechts 35-40°C is, is dat nog steeds genoeg om PLA-objecten te vervormen, warpen of te laten doorzakken. Als u een digitale thermometer heeft, zult u in staat zijn te verifiëren dat een auto die geparkeerd is onder direct zonlicht een interieurtemperatuur zal hebben van ongeveer 10°C-20°C hoger dan de buitentemperatuur. Dit is voornamelijk te wijten aan het broeikaseffect in de cabine, en de kleur van de carrosserie en interieur.

Objecten geplaatst op het dashboard zullen het meest vatbaar zijn voor vervorming en warping op een warme dag, maar een object op de achterbank of de kofferbak plaatsen garandeert niet dat het object zijn vorm en structurele eigenschappen behoudt. Hoewel het plaatsen van een object in de kofferbak het technisch beschermt tegen het broeikaseffect, zal het nog steeds vatbaar zijn voor vervorming als het er gedurende langere periodes in blijft.

In gevallen waar het object alleen van de ene naar de andere plek in een auto getransporteerd hoeft te worden op een hete dag, raad ik aan om het in een koelerdoos te plaatsen. Hoewel dit een beetje extreem klinkt, is het in deze gevallen altijd beter om te voorkomen dan te reageren. Vooral als onze print verschillende uren heeft geduurd om af te ronden.

Beste filamenten voor hittestand

Polycarbonaat (weerstaat 150°C)

PC komt meestal in twee smaken: PC/PBT (polybutyleentereftalaat) en PC (gewone polycarbonaat). Hun glasovergangstemperaturen zijn respectievelijk 110°C en 150°C.

Polycarbonaat kost iets meer dan andere filamenten, maar het is een van de beste thermoplasten wat hittestand betreft. Dit heeft ertoe geleid dat veel industrieën PC prefereert als hun go-to thermoplast. Naast dat is het ook een erg zacht en slijtvaste materiaal, met goede trekkracht en slagweerstand.

Houd er rekening mee dat tenzij u toegang heeft tot een industriële 3D-printer, u geen zuiver polycarbonaat kunt printen en zal moeten compromitteren met een polycarbonaat blend, zoals Prusa's PC Blend of het Polymaker Polycarbonaat filament.

ABS (weerstaat 105°C)

Met een glasovergangstemperatuur van 105°C is ABS ook een van de beste keuzes om hittestende onderdelen te printen. Het is ook een goedkoop, breed beschikbaar, en zacht materiaal. Het nadeel is dat het moeilijk, rommelig om mee te printen is, en giftige rookgassen creëert die ons dwingen om goed na te denken over het installeren van juiste ventilatie.

PETG (weerstaat 80°C)

PETG heeft een glasovergangstemperatuur van 80°C. Het presteert veel beter dan PLA en houdt zich prima op een hete zomerdag, zelfs als de omgevingstemperatuur boven 45°C is.

In mijn eigen anekdotische en minder wetenschappelijke ervaring, is zelfs een zwart gekleurd PETG een goed filament om buitenaanwendingsfunctionele objecten mee te printen. Ze kunnen gemakkelijk jaren mee gaan voordat ze falen.

Dat gezegd hebbende, raad ik het nog steeds niet aan voor het printen van objecten voor uw auto. In warme regio's kan de interieurtemperatuur van een auto geparkeerd in direct zonlicht met afkoeling zo hoog zijn als 70°C. Dit kan uw PETG-prints gemakkelijk vervormen, warpen of laten doorzakken.

Als u denkt over printen met PETG na, dan raad ik u aan dit artikel te lezen dat ik schreef over welke specifieke instellingen te gebruiken, en u zou ook dit PETG-filament moeten krijgen, aangezien er heel goedkope zijn die vreselijk printen!

Is PLA UV-bestendig?

PLA is bij geen enkele manier een UV-bestendig thermoplast. Het kan permanent beschadigd raken als het langdurig blootgesteld wordt aan zonlicht.

PLA is gemaakt van organische verbindingen verkregen uit planten en is biologisch afbreekbaar, en UV-stralen triggeren fotochemische effecten in de structuur van de polymere moleculen. Dit versnelt het degradatieproces en PLA wordt snel bros en geneigd om gemakkelijk te breken. Samenvattend, zoals eerder gezegd, wordt het niet aanbevolen om functionele PLA-onderdelen te printen als er risico op UV-blootstelling is.

Zal zonlicht het uiterlijk van een PLA-geprint object beïnvloeden?

PLA is prima om esthetische modellen te printen. UV-stralen blootstelling bij normale temperaturen zal ze niet vervormen, warpen of laten doorzakken, maar maak geen fout, ze zullen bros en zwak worden. Het enige probleem is dat het fotochemische effect getriggerd door UV-stralen ook de degradatie van de kleurpigmenten triggert. Dit betekent dat de kleur van de PLA-modellen redelijk snel zal vervagen bij blootstelling aan UV-licht.

Beste UV-bestendige filamenten voor 3D-printen

Hoewel we eerder de meest hittestende filamenten doorliepen en deze sectie redundant lijkt, is het belangrijk om een onderscheid te maken tussen UV-lichtblootstelling en hittestand. Hoewel ze tendensen hand in hand gaan bij buitenaanwendingen, is dit niet altijd het geval.

PETG

PETG in zijn zuivste vorm (zonder kleuren en additieven) presteert redelijk outdoors en is redelijk bestendig tegen direct zonlicht, zelfs voor langere periodes. Als bijnoot, het is ook bestendig tegen corrosieve chemicaliën en water, wat het een compatibel thermoplast maakt voor de meeste buitenaanwendingen.

Waarom PETG beter presteert dan ABS en PLA in zonlicht

Vanwege het gladde oppervlak, kan PETG de meeste straling die op het oppervlak landet, simpelweg reflecteren. Daarom triggeren UV-straling de fotochemische reacties niet die het bros kunnen maken en de kleur laten vervagen.

Natuurlijk PETG is transparant. Dit betekent dat het geen warmte-energie in de polymere structuur vast houdt. Daarom is het weerstandskrachtiger tegen een stijging van de omgevingstemperatuur.

In tegenstelling tot ABS, dat stijf is, is de polymere structuur van PETG redelijk flexibel, waardoor het kan uitzetten en inkrimpen. Als gevolg daarvan zet het uit en krimpt in met temperatuurswisselingen, wat de negatieve effecten van klimaatvariabiliteit mitigeert.

ASA (Acrylnitriel-styreen-acrylaat)

ASA is een erg lichtgewicht thermoplast dat ontwikkeld is als alternatief voor ABS. Het is de beste keuze voor het printen van hittestende en UV-bestendige functionele onderdelen, aangezien het ook redelijk sterk is en een hoge impact- en slijtweerstand heeft.

ASA is het meest aanbevolen filament voor het printen van objecten die harde en extreme weersomstandigheden ervaren. Vanwege zijn kenmerken wordt het al door fabrikanten gebruikt om buitenaanweerbestendige behuizingen voor LED-verlichting en zonnepanelen te maken. Voertuig-dashboards worden ook vaak van ASA gemaakt.

Hoewel het structureel vergelijkbaar is met ABS, is ASA 10 keer meer weer- en UV-bestendig.

Het nadeel van ASA is dat het duur is vergeleken met de alternatieven. Dit thermoplast is ook moeilijk om met een gewone printer te printen, wat leidt tot mislukte prints en verspild materiaal.

Hoe PLA hittestender te maken

Vanwege de lage moeilijkheidsgraad van het proces en de goede resultaten die we kunnen behalen, is verbranden (annealen) van een PLA-object een van de beste manieren om de sterkte en hittestand van PLA-objecten aanzienlijk te vergroten.

Door een PLA-object te verbranden, bedoel ik het langzaam opwarmen tot 60°C (140°F) of iets erboven, maar onder de 160°C (320°F). Met andere woorden, u moet het geprinte object blootstellen aan een temperatuur iets boven de glasovergangstemperatuur maar zeker onder de smelttemperatuur. Ik raad aan het geprinte object ongeveer 30 tot 45 minuten aan deze temperatuur te blootstellen.

Hoe verbranden de sterkte en hittestand van een 3D-geprint object verbetert

Verbranden laat geprinte onderdelen sterker en duurzamer worden door het aantal grote kristalstructuren in het plastic te verhogen, wat helpt om de spanningen en warmte-energie meer gelijkmatig te redistribueren.

Kunststoffen op microscopisch niveau lijken doorgaans ongerangschikt en amorfs. Ze zijn geneigd om een fenomeen genaamd "bandvorming" te veroorzaken wanneer geprint, wat is wanneer het plastic snel afkoelt in sommige gebieden kleine kristallen vormend en langzaam in andere gebieden waar grote kristallen worden gevormd. Het verbrandingsproces ontspannt de structuur van het onderdeel en de gegoten spanning wordt dus gereduceerd.

Verbranden maakt ook na-bewerking makkelijker en bespaart tijd en kosten voor afwerkingsprocessen doordat het ook de oppervlaktes van het object gladstrijkt, gaten vult. Verbranden neigt ertoe het onderdeel gespuiten te laten lijken, wat meestal als professioneler en industriëler wordt gezien.

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.