Brandbaarheid van gangbare 3D-printfilamenten: PLA, ABS, PETG, TPU uitgelegd

Omdat 3D-printen breed wordt gebruikt in een wijd scala aan industrieën en talloze doeleinden dient, is er een steeds grotere catalogus beschikbare thermoplasten. Elk heeft zijn eigen voor- en nadelen, en het kiezen van het juiste voor elk object is bijna een kunst.

Een dimensie die niet onderschat mag worden bij het kiezen van een filamente type is de behoefte (of niet) aan vlamvertragende eigenschappen. Afhankelijk van het type product en de omgeving waarin het geplaatst zal worden, kan het cruciaal zijn om alleen filamenten te kiezen die niet in vlammen opgaan.

Kortom, welke filamenten zijn brandbaar?

Onder de meest populaire filamenten die in 3D-printen worden gebruikt, is PLA verreweg het meest brandbaar. Daarnaast zullen onderdelen van ABS ook vangen als ze langdurig aan hoge temperaturen worden blootgesteld. De meest vlamvertragende filamenten die gemakkelijk beschikbaar zijn voor 3D-printen, zijn TPU en PETG.

Is PLA brandbaar?

Polymelkzuur, beter bekend als PLA, is het meest gebruikte 3D-printfilament. PLA is een kunststofsubstituut geproduceerd uit gegiste plantenzetmeel.

Hoewel het een uitstekend thermoplast is voor hobbyisten, heeft PLA's hoge brandbaarheid en neiging om bij lage temperaturen te branden, de toepasbaarheid voor een wijd scala aan industriële toepassingen ernstig beperkt.

Is het veilig om PLA te verbranden?

Bij verbranden kan PLA rookgassen vrijgeven die bekend zijn als VOC (Vluchtige Organische Koolstof). Hoewel niet alle VOC's giftig zijn, moet hun inademing op alle kosten vermeden worden om gezondheidsgerelateerde problemen te voorkomen. Het is in de wetenschappelijke gemeenschap breed bekend dat VOC's kunnen leiden tot longziektes zoals astma en bronchitis.

Passende veiligheidsmaatregelen moeten genomen worden voordat PLA verbrand wordt.

Is ABS brandbaar?

Bij langdurige blootstelling aan hoge temperaturen is ABS zeker brandbaar. De temperatuur die bereikt wordt door een gewoon houten vuur is hoog genoeg om ABS aan te steken. Zoals bij de meeste thermoplasten, begint het eerst te smelten (rond 210°C), dan te koken. De rookgassen die door het koken ontstaan, zijn degenen die geneigd zijn in vlammen op te gaan.

Is het veilig om ABS te verbranden?

Omdat ABS geen halogenen bevat, produceert het normaal geen persistente organische verontreinigingen wanneer het verbrand of pyrolyseerd wordt* en de meest schadelijke producten die ontstaan zijn koolmonoxide en waterstofcyanide.

Dat gezegd hebbende, koolmonoxide en waterstofcyanide zijn een bijproduct van ABS-verbranding. Naast het feit dat het schadelijke gassen zijn, kunnen ze verstikking veroorzaken, wat het verbranden van ABS zeer onveilig maakt.

*Pyrolyse is de ontbinding van materialen bij verhoogde temperaturen in een inerte atmosfeer.

Zijn er vlamvertragende ABS-filamenten?

Er zijn momenteel talrijke ABS-gebaseerde filamenten wiens samenstelling verschillende soorten vlamvertragers omvat.

De UL-94-code is niets anders dan de brandbaarheidsstandaard voor polymeren in de VS. Uitgegeven door Underwriters Laboratories, ook bekend als de "Standaard voor Veiligheid van Brandbaarheid van Kunststofmaterialen voor Onderdelen in Apparaten en Toestellen testen". De standaard deelt kunststoffen in in zes categorieën gebaseerd op hoe ze branden in verschillende oriëntaties en componentdiktes.

Thermoplasten worden dan geordend van minst tot meest vlamvertragend, volgens de volgende categorieën: HB, V-2, V-1, V-0, 5VB, 5VA.

In een notendop: de minst vlamvertragende categorie (HB) toestaat een brandingsnelheid van 76 mm/min voor een 3 mm dik horizontaal object, terwijl de meest vlamvertragende categorie (5VA) moet stoppen met branden in minder dan 60 seconden zonder druppels te produceren en zonder gaten in het object te produceren.

Met dit bereik aan categorieën in gedachten, volgt een lijst van vlamvertragende ABS-filamenten.

Vlamvertragende ABS-filamenten

Vanwege de massificatie van 3D-printen de afgelopen paar jaar, is er een groot aanbod aan filamenten te kiezen. Dit omvat uiteraard ABS-filamentspoelen die specifiek zijn gemaakt om vlamvertragende eigenschappen te hebben. Hoewel ze 3 tot 5 keer duurder zijn dan een gewone 1kg spoel ABS, is het goed te weten dat ze beschikbaar zijn voor het geval je ze nodig hebt voor een specifieke print.

Firewire vlamvertragend ABS

Firewire ABS-FR is een high-end UL-94 V-0 ABS dat gebruikt kan worden om functionele prototypes en productieonderdelen te printen. De V-0 categorie vereist dat componenten in minder dan 10 seconden stoppen met branden, met toestemming voor druppels die geen vlammen produceren.

Zoals bij de meeste ABS-filamenten, heeft het een nogal hoge extrusietemperatuur van 220-240°C en vereist een verwarmd bed dat temperaturen van 100-110°C kan bereiken.

Deze ABS heeft ook een aanzienlijk sterkere en onprettige geur tijdens het printen. Het is het beste om het in een goed geventileerde omgeving te gebruiken of met HEPA- en koolstoffiltersystemen.

Je kunt het hier bekijken!

Flame Retardant ABS by Atomic Filament

Dit filament heeft geen UL-940 certificatie (voor zover ik weet), hoewel het de prestaties van een V-0 vlamvertragende zou moeten hebben. Het print erg gemakkelijk vergeleken met andere filamenten, bij een hoge temperatuur van 235-255°C.

Au risque de me répéter, deze FR (vlamvertragende) thermoplast emiteert een sterke chemische geur, en moet altijd met adequate ventilatie worden gebruikt.

Je kunt het hier bekijken!

Is PETG brandbaar?

PETG, ook bekend als Polyethyleentereftalaatglycol, is een ander thermoplast dat momenteel uitgebreid in 3D-printen wordt gebruikt. Het is een duurzaam materiaal met hoge temperatuurbestendigheid.

Het is meer vlamvertragend dan zowel ABS als PLA. Het grote voordeel van PETG is dat, hoewel het zeker zal smelten, het niet in brand zal vliegen.

Is het veilig om PETG te verbranden?

PETG is veiliger dan zowel PLA als ABS, maar er moeten toch enkele veiligheidsmaatregelen in overweging worden genomen bij het printen van PETG voor langere periodes (zoals het geval is met alle filamenten).

Printen in een goed geventileerde ruimte om onze blootstelling aan schadelijke emissies te minimaliseren is een must. PETG emiteert hoge hoeveelheden caprolactam en overmatige blootstelling hieraan kan oog- en luchtweginfecties veroorzaken. Kortom, het is nooit veilig om thermoplasten, inclusief PETG, te verbranden zonder de juiste veiligheidsvoorzorgsmaatregelen.

Is TPU brandbaar?

TPU, of Thermoplastisch Polyurethaan, is een rubberachtig materiaal dat ook vrij populair is in de 3D-printsfeer.

Het is het minst brandbare van alle gangbare thermoplasten die gebruikt en gemakkelijk verkrijgbaar zijn op de markt. Hoewel het helemaal niet in brand zal vliegen, zal het natuurlijk wel smelten en druppelen (anders zou het niet mogelijk zijn om het in 3D-printen te gebruiken).

Is het veilig om TPU te verbranden?

TPU is in het algemeen niet schadelijk en geschikt voor een wijd scala aan toepassingen. Vanwege zijn ongelooflijke flexibiliteit wordt het breed gebruikt in buizen, medische hulpmiddelen, sportproducten, kabels, schoenen en draden, onder andere.

Bij het verbranden van TPU worden gevaarlijke gassen vrijgegeven, waaronder cyanideverbindingen en andere gevaarlijke chemicaliën. Zoals bij alle andere thermoplasten, is het onveilig om in een ruimte te blijven met een werkende 3D-printer die TPU gebruikt.

Conclusie

Zoals eerder besproken, moeten we PLA vermijden als brandbaarheid een groot bezwaar is. Het is ook de moeite waard om op te merken dat, hoewel ABS ook brandbaar is onder bepaalde omstandigheden, het mogelijk is om varianten van ABS te kopen die specifiek vlamvertragend zijn. Ze zijn natuurlijk veel duurder.

Tenzij beperkt door een andere factor, is de beste optie voor vlamvertragende thermoplasten TPU en PETG. Houd er rekening mee dat TPU een flexibel filament is, wat het een rather vreemde vervanger maakt voor PLA of ABS als rigiditeit vereist is. Dat gezegd hebbende, is PETG de beste optie, tenzij UV-bestendigheid ook vereist is.

Bekijk onze aanbevolen producten sectie

We hebben een aanbevolen producten sectie gemaakt die je in staat stelt de gokken te elimineren en de tijd die je besteedt aan onderzoeken welke printer, filament of upgrades je moet kopen te verminderen, aangezien we weten dat dit een ontmoedigende taak kan zijn die meestal leidt tot veel verwarring.

We hebben slechts een handvol 3D-printers geselecteerd die we goed achten voor beginners, gevorderden en zelfs experts, wat de keuze makkelijker maakt, en de filamenten en upgrades die vermeld staan, zijn allemaal door ons getest en zorgvuldig geselecteerd, zodat je weet dat welke je ook kiest, zal werken zoals bedoeld.