¿Las impresiones PLA tienen fecha de caducidad?

PLA es uno de los filamentos más populares utilizados en la impresión 3D. Barato y fácil de usar, un beneficio único de imprimir con PLA es que a menudo se describe como un material biodegradable. Teniendo en cuenta que está fabricado a partir de materia vegetal, el PLA puede ser el material de impresión 3D más sostenible.

Sin embargo, esta biodegradabilidad también pone en duda la longevidad de las impresiones 3D realizadas con PLA. ¿Cuánto tiempo podemos razonablemente esperar que dure una impresión PLA, ya sea en interiores o exteriores? ¿Hay algún factor que pueda acelerar el deterioro del PLA? ¿El PLA es incluso adecuado para proyectos destinados a un uso a largo plazo?

¿Cuánto durarán las impresiones PLA?

Esta es una pregunta difícil de responder porque hay muchos factores que entran en juego. La longevidad de una impresión PLA probablemente dependerá de la calidad del filamento de origen, así como de algunos parámetros de impresión 3D.

Igualmente importantes son las condiciones a las que se somete la impresión PLA. Según la experiencia, las impresiones PLA utilizadas en interiores pueden durar prácticamente para siempre. Esto es particularmente cierto si su objeto impreso en 3D no se usa para soportar cargas pesadas o sostenidas. Se espera que las impresiones PLA duren entre 10 y 15 años sin sufrir ningún deterioro significativo en las condiciones interiores.

Las impresiones PLA utilizadas al aire libre cuentan una historia diferente. Al igual que muchos otros materiales, el PLA se puede descomponer rápidamente debido a los elementos exteriores, como la humedad, el calor, la luz solar, el viento, el polvo y los microorganismos. La gravedad de estas condiciones puede variar la longevidad de una impresión PLA. Algunos factores, como la exposición directa a la luz solar, son más importantes que otros.

Sin embargo, el PLA no es tan biodegradable como la gente cree que es. Incluso en condiciones exteriores, puede esperar que una impresión PLA dure al menos un año sin romperse mucho. Si necesita que su proyecto impreso en 3D dure más, es mejor que use otros materiales como ASA o PETG.

¿Qué factores aceleran la descomposición del PLA?

Para comprender por qué estas condiciones exteriores afectan la longevidad del PLA, debemos observar cómo cada elemento afecta la composición química y estructural del PLA.

Radiación UV

La exposición a la luz solar directa es una de las condiciones más dañinas para la mayoría de los plásticos, incluido el PLA. El signo más evidente de esto es la decoloración de los colores del objeto. Esto crea un tono beige a amarillo. El efecto se debe a la descomposición de los tintes colorantes en el plástico, así como a la conversión de agentes estabilizadores en radicales libres.

El blanqueamiento no tiene un efecto directo sobre la integridad mecánica de una impresión PLA. Sin embargo, el PLA puede volverse quebradizo progresivamente bajo la luz solar directa. Este efecto se debe al entrecruzamiento de los grupos funcionales a lo largo de la cadena del polímero PLA. Además de hacer que el PLA sea más rígido, los enlaces cruzados también son más vulnerables a la oxidación. La reacción de oxidación hace que la cadena polimérica larga se rompa en cadenas más pequeñas, lo que debilita mucho la estructura del polímero.

Calor

El calor siempre ha sido una debilidad del PLA, principalmente debido a su baja temperatura de transición vítrea. A una temperatura de 60 a 65 °C, el PLA ya comienza a mostrar signos de deformación. Esto es preocupante para las aplicaciones que requieren que la impresión PLA sostenga o soporte una carga, incluso las pequeñas.

El problema con el uso al aire libre es que las temperaturas pueden superar fácilmente el umbral de temperatura, especialmente en áreas con poca ventilación. Una vez que una impresión PLA se ha deformado, es poco probable que se repare; tendrá que desecharse o reciclarse.

Humedad

Un consejo común en la impresión 3D es mantener los filamentos alejados de la humedad. Esto también puede aplicarse a las impresiones terminadas, aunque en un grado mucho menor.

En el caso del PLA, incluso el producto terminado puede ser vulnerable a la hidrólisis. Esta es la reacción de la cadena polimérica con el agua que puede provocar su descomposición en cadenas más cortas. Esto hace que el PLA sea más frágil y propenso a romperse cuando se somete a una carga.

Materia biológica

Dado que el PLA se considera un plástico biodegradable, en teoría, debería ser susceptible de descomposición por materia biológica. Esto puede ser un problema si está utilizando impresiones PLA en contacto con medios que son ricos en microorganismos, como la tierra o una corriente de agua que fluye libremente.

Otros factores también pueden agravar la descomposición del PLA por materia biológica. La descomposición del polímero en cadenas más pequeñas por el calor o la humedad lo hace más susceptible a la descomposición biológica. Esta es la razón por la que las plantas de compostaje industrial someten al PLA a temperatura y humedad controladas para descomponerlo en sus componentes constituyentes.

Es difícil predecir exactamente cuánto durará una impresión PLA. Incluso después de años de estudiar el material, las tasas de degradación del PLA aún no se comprenden bien. No ayuda que ahora haya tantos productos PLA en el mercado, lo que crea un grado aún mayor de variación en los estándares de rendimiento.

Cómo hacer que tus impresiones PLA duren más

La buena noticia es que existen técnicas que puede utilizar durante la impresión 3D para que sus impresiones PLA duren más. Estos son particularmente útiles si necesita que su impresión PLA soporte condiciones difíciles.

1. Usa un filamento compuesto

Si realmente quiere quedarse con PLA pero quiere que sus impresiones duren más, entonces puede considerar los filamentos compuestos en su lugar. Son filamentos fabricados mediante la combinación de partículas sólidas y una matriz plástica, típicamente PLA. Las partículas sólidas, como la fibra de carbono o el metal, aportan beneficios tanto visuales como estructurales al filamento.

Un filamento PLA mezclado con un material de alta resistencia se vuelve más duro y resistente a los elementos. El material agregado hace que el filamento sea un poco más resistente al desgaste que el PLA antiguo. Sin embargo, hay una advertencia importante aquí: el filamento compuesto con fibra de carbono, fibra de vidrio o metal aún no es tan fuerte como el real.

2. Aplique una capa impermeable

Si la humedad es el enemigo del PLA, entonces una de las mejores maneras de hacer que dure más es protegerlo contra la humedad. Una capa de revestimiento epoxi impermeable funciona perfectamente para este propósito. El epoxi se aplica mejor después de que la impresión PLA ya haya sido lijada y pulida para una máxima adhesión. Asegúrese de darle al epoxi al menos 24 horas para curar antes de usar su producto terminado.

3. Recubrimiento de metales

El metalizado es una forma poco convencional de posprocesar una impresión 3D. Como su nombre lo indica, consiste en aplicar una capa de metal muy delgada y uniforme sobre la superficie de una impresión PLA, lo que la hace más resistente y le da un acabado metálico único. Los beneficios del revestimiento metálico también se extienden a la protección contra la humedad, la radiación ultravioleta y el ataque microbiano.

Hay dos procesos posibles para el metalizado: electrochapado y electrolítico. La principal diferencia es que la galvanoplastia implica la aplicación de una corriente eléctrica en una solución de sales metálicas. El recubrimiento sin electrodos, por otro lado, se basa simplemente en reacciones químicas para depositar metal en la superficie de una pieza impresa en 3D.

La mala noticia es que el enchapado de metal a menudo implica trabajar con productos químicos peligrosos o equipos de grado industrial. Estas no son cosas a las que la mayoría de la gente tiene acceso. El metalizado de piezas impresas en 3D se ha vuelto bastante común en entornos industriales como una alternativa más económica y rápida a las piezas totalmente metálicas.

Para ir finalizando

PLA puede ser muy popular en la impresión 3D, pero definitivamente no es conocido por ser duradero o particularmente fuerte. El hecho de que a menudo se describa como biodegradable o bioplástico también plantea preocupaciones sobre su idoneidad en condiciones exteriores.

Si solo usa PLA en interiores, entonces esto no debería ser un problema para usted. Para uso en exteriores, recomendamos proteger el PLA con epoxi resistente al agua o metalizado. Usar un filamento compuesto también es ligeramente mejor que solo PLA estándar. Aún así, tenga cuidado de no ser demasiado exigente con el PLA: ciertamente no es un material resistente, sin importar cómo lo mejore.

Advertencia; Las impresoras 3D nunca deben dejarse desatendidas. Pueden representar un peligro de seguridad contra incendios.