La radiación de los rayos UV es conocida por su capacidad para causar efectos fotoquímicos en una estructura polimérica. Esto puede ser una bendición cuando se trata de impresoras 3D basadas en resina (SLA) que utilizan láser UV para imprimir.
Por otro lado también puede causar degradación en los plásticos. Si está construyendo un modelo que será para uso externo durante el día y desea que sea resistente a los rayos UV y la luz solar, este artículo arrojará algo de luz (lo siento) sobre qué materiales son los mejores para calificar este propósito.
El PLA no es resistente a los rayos UV y se verá afectado negativamente por la luz solar durante un largo período de tiempo. El ABS tiene mejores cualidades de resistencia a los rayos UV, pero uno de los filamentos más resistentes a los rayos UV es el ASA, que es una alternativa al ABS. No solo es más fácil de imprimir que el ABS, sino que es más duradero en general.
Entremos en más detalles y también analicemos los efectos de los rayos UV y la luz solar en los materiales de impresión populares como PLA, ABS y PETG.
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Resistencia a los rayos UV y al sol de cada material
PLA (ácido poliláctico)
El PLA es un plástico biodegradable que se fabrica a partir de recursos renovables como la caña de azúcar o el almidón de maíz.
El hecho de que sea biodegradable no significa necesariamente que no funcione bien al sol. Puede comenzar a volverse más quebradizo y perder su rigidez, pero en su mayor parte mantendrá su forma y resistencia principales mientras no sea funcional.
Básicamente, significa que puede dejar PLA al sol para piezas visuales y estéticas, pero no para, digamos, un mango o una montura.
El siguiente video de Makers Muse muestra los efectos del PLA que se deja al sol durante un año, con un poco de PLA que cambia de color UV.
Echa un vistazo a mi artículo sobre ¿Por qué el filamento PLA se vuelve quebradizo y se rompe?, que trata un poco sobre este fenómeno.
El PLA es más propenso a la intemperie en comparación con otros plásticos utilizados para la impresión 3D, ya que es biodegradable. Se encuentra que la exposición de PLA a UVC durante 30 a 90 minutos puede acortar su tiempo de degradación.
Si se pregunta qué es UVC, es la radiación UV más poderosa y se usa como germicida en los purificadores de agua.
Esta exposición también puede causar una destrucción lenta de los pigmentos colorantes presentes en el material y crear una apariencia calcárea en la superficie. El PLA en su forma más pura es más resistente a los rayos UV.
Si el filamento de PLA comprado contiene impurezas como policarbonatos o agentes colorantes agregados, esto puede conducir a una degradación más rápida cuando se expone a los rayos UV de la luz solar. Las características físicas no se verán tan afectadas, más aún a nivel de descomposición química.
Para descomponer verdaderamente el PLA, se requieren condiciones muy específicas, como temperaturas extremadamente altas y presión física. Hay plantas especializadas que hacen esto, así que no cuentes con que el sol pueda hacer nada parecido. Mantener el PLA en un contenedor de compostaje con calor y presión elevados tarda varios meses en descomponerse.
Querrá evitar el uso de PLA de color oscuro porque atraen el calor y se ablandan. Aún más sorprendente es que, dado que el PLA está hecho de productos orgánicos, se sabe que algunos animales intentan comer objetos de PLA, ¡así que definitivamente tenlo en cuenta!
Aunque es el material de impresión 3D más popular y económico, a menudo se recomienda usar plástico PLA en interiores o solo para uso moderado en exteriores.
ABS (acrilonitrilo butadieno estireno)
El plástico ABS tiene muchas ventajas en comparación con el PLA cuando se trata de uso en exteriores. La razón principal se debe a que es un plástico no biodegradable en comparación con el PLA.
El ABS puede soportar la luz solar durante más tiempo, ya que es mucho más resistente a la temperatura que el PLA. Debido a su rigidez y buena resistencia a la tracción, es una buena opción para uso en exteriores a corto plazo.
Exponerlo durante más tiempo al sol puede tener efectos degradantes sobre él. El ABS en su forma más pura no absorberá la energía de la radiación UV para crear radicales libres.
Los períodos más prolongados de exposición a los rayos UV y la luz solar pueden acelerar el proceso de desgaste del ABS. Además, la exposición del ABS a la luz solar durante mucho tiempo puede hacer que el modelo se deforme debido al cambio de temperatura.
La degradación de este material se puede observar como síntomas similares a los del PLA en la degradación. El ABS en exposición prolongada puede perder su color y palidecer. Aparece una sustancia calcárea blanca en su superficie, que a menudo puede precipitar con la fuerza mecánica.
El plástico lentamente comienza a perder su rigidez y fuerza y comienza a volverse quebradizo. Aún así, el ABS se puede usar para exteriores durante un período mucho más largo en comparación con el PLA. ABS mantiene su integridad estructural mucho mejor, pero se sabe que se desvanece más rápido.
Dado que el principal culpable de los efectos negativos es el calor, el ABS resiste mucho mejor la luz solar y los rayos UV debido a su resistencia a altas temperaturas.
La forma habitual de proporcionar protección UV a los materiales impresos en 3D para exteriores es aplicar un poco de laca en el exterior. Puede obtener fácilmente barnices de protección UV para resolver este problema.
El barniz resistente a los rayos UV que usaría es el Krylon Clear Coatings Aerosol (11 onzas) de Amazon. No solo se seca en minutos, sino que es resistente a la humedad y tiene una capa permanente que no amarillea. ¡Muy asequible y útil!
El ABS en realidad se usa para aplicaciones al aire libre, como tablas largas que están expuestas a la luz solar durante largos períodos de tiempo.
PETG
De los tres materiales comúnmente utilizados para la impresión 3D, el PETG es el más duradero bajo una exposición prolongada a la radiación UV. PETG es una versión modificada con glicol del PET (tereftalato de polietileno) normal.
La falta de aditivos y pigmentos de color en el PETG natural significa que está más disponible en forma pura en el mercado para la resistencia a los rayos UV.
Como se discutió en las secciones anteriores, las formas más puras de cualquier plástico se ven menos afectadas por los rayos UV.
Es un material menos rígido y más flexible en comparación con el plástico ABS. La flexibilidad del material le permite expandirse y contraerse según las condiciones de temperatura bajo una exposición prolongada al exterior.
El acabado suave de PETG lo ayuda a reflejar la mayor parte de la radiación que cae sobre la superficie y su apariencia transparente no retiene la energía térmica de la radiación.
Estas propiedades le dan mucha más resistencia a los rayos UV en comparación con el PLA y el ABS. Aunque es más duradero bajo los rayos UV y la luz solar; es más propenso a desgastarse cuando se usa al aire libre debido a su superficie suave.
Muchas formas de PETG se utilizan especialmente para uso en exteriores, por lo que, según el fabricante, puede ser una excelente opción para usted.
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¿Qué material es el más duradero a la luz del sol?
Aunque descubrimos que el PETG es más duradero bajo la exposición a los rayos UV, no es la solución definitiva para exteriores debido a otras desventajas que presenta.
Sería muy bueno tener un material de impresión que sea resistente a los rayos UV y que tenga las propiedades que posee el ABS, como su resistencia y rigidez. Bueno, no te decepciones porque hay uno.
ASA (Acrílico Estireno Acrilonitrilo)
Este es un plástico que tiene lo mejor de ambos. Tiene la fuerza y la durabilidad bajo la radiación UV.
Es el plástico imprimible en 3D más conocido para condiciones climáticas adversas. ASA en realidad se desarrolló como una alternativa al plástico ABS. Aunque es un material duro de imprimir y caro, tiene muchas ventajas.
Además de ser resistente a los rayos UV, también es resistente al desgaste, resistente a la temperatura y tiene una alta resistencia al impacto.
Debido a estas propiedades, algunas aplicaciones comunes del plástico ASA son carcasas electrónicas para exteriores, partes exteriores para vehículos y señalización para exteriores.
Uno pensaría que ASA tiene una prima enorme, pero el precio no es tan malo. Consulte el precio de Polymaker PolyLite ASA (Blanco) 1KG 1.75mm en Amazon.
Este filamento es explícitamente resistente a los rayos UV y a la intemperie, por lo que para cualquier proyecto que esté utilizando al aire libre, este es su filamento de referencia.
Puedes adquirir fácilmente filamentos especialmente diseñados para uso en exteriores y que no son sensibles a los rayos UV ni a los cambios de temperatura. Consulte la sección de uso exterior de filamentos de Maker Shop 3D para conocer una amplia gama de colores y materiales.
¿Qué material debo usar para las piezas de automóviles?
Si está imprimiendo o creando prototipos de materiales para el interior del automóvil, es mejor que se quede con el viejo ABS, ya que es barato y no es propenso a la intemperie.
Cuando utiliza materiales impresos en 3D para fabricar pequeñas piezas exteriores para el automóvil, la mejor opción sería seguir con el ASA mencionado anteriormente para que sea más duradero bajo los rayos UV y la luz solar.
Si tiene una idea de prototipo ligero y fuerte para automóviles, entonces la mejor opción sería usar materiales con compuestos de fibra de carbono como ABS infundido con fibra de carbono.
La fibra de carbono se utiliza en la mayoría de los automóviles de alto rendimiento por sus piezas aerodinámicas y su carrocería. Incluso se utiliza para construir chasis extremadamente ligeros y resistentes para supercoches por parte de empresas como McLaren y Alfa Romeo.
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