Ist PLA hitzebeständig? ABS, ASA, PETG und mehr!

Beim 3D-Druck sollten wir immer die endgültige Verwendung und Platzierung unseres Drucks berücksichtigen. Dadurch sparen wir eine Menge Druckstunden, Materialverschwendung und unerwartete negative Überraschungen.

Eines der wichtigsten Dinge, die es zu berücksichtigen gilt, ist die Temperatur, der das Teil ausgesetzt wird. Angesichts der Tatsache, dass PLA der beliebteste Thermoplast ist, der im 3D-Druck verwendet wird, überrascht es nicht, dass wir vielleicht daran interessiert sind zu wissen, ob PLA hitzebeständig ist oder nicht.

Es wird nicht empfohlen, PLA zum Drucken von Modellen zu verwenden, die Temperaturen über 60 °C (149 °F) ausgesetzt werden aufgrund der Tatsache, dass dies seine Glasübergangstemperatur ist und es sich zu verformen beginnt, sobald es diese Temperatur erreicht, was es nicht zu einem geeigneten Thermoplast für diese Art von Umgebung macht. Stattdessen sollte ABS, Polycarbonat oder PETG verwendet werden.

Wenn jedoch PLA die einzige verfügbare Option ist, ist es möglich, den Widerstand durch Glühen des Objekts zu erhöhen.

Schmilzt PLA in der Sonne

Die Schmelztemperatur von PLA liegt bei etwa 160 °C bis 180 °C, was bedeutet, dass es niemals in der Sonne schmilzt, egal wo Sie leben. Dennoch ist PLA weniger hitzebeständig als andere Filamente wie ABS, PET oder PETG und wird normalerweise nicht für Anwendungen empfohlen, die eine längere Exposition im Freien und in der Sonne erfordern.

Kurz gesagt, als Faustregel:Verwenden Sie PLA niemals zum 3D-Drucken von Funktionsteilen oder Objekten, die für den Einsatz im Freien bestimmt sind. Wenn Sie ABS nicht mögen, verwenden Sie PET oder PETG für diese beiden Anwendungsfälle.

Wie ich bereits erwähnt habe, kann der Schmelzpunkt je nach Rohstoffen, Zusatzstoffen, Farben und Herstellungsverfahren, die von einer bestimmten Marke zur Herstellung eines PLA-Filaments verwendet werden, irgendwo zwischen 160 und 180 ° C liegen. Selbst an einem verrückt heißen Sommertag wird es nie annähernd so heiß wie 160 ° C. Die Antwort lautet also:NEIN, PLA schmilzt nicht in der Sonne. Obwohl es nicht schmilzt, wird es spröde und verliert seine Zugfestigkeit und Schlagfestigkeit.

Aufgrund der Tatsache, dass die Glasübergangstemperatur (Tg) von PLA nur 60 °C bis 65 °C beträgt, neigen Ihre PLA-Drucke außerdem dazu, sich innerhalb weniger Stunden zu verformen, zu biegen, zu verdrehen, zu verziehen und durchzuhängen, wenn Sie sie verlassen sie an einem heißen Tag in die Sonne.

Wenn Sie in einer Region leben, in der es normalerweise keine extrem heißen Temperaturen gibt, neigen Sie möglicherweise zu der Annahme, dass diese vorherigen Sätze nicht auf Ihr spezifisches Szenario zutreffen. Obwohl Sie Recht haben könnten, denken Sie daran, dass es nur wenige Tage im Jahr dauert, um die strukturelle Integrität Ihres 3D-Drucks zu verformen, zu biegen und zu zerstören.

Eine andere Sache, die Sie beim Drucken eines Objekts berücksichtigen sollten, das dem Sonnenlicht ausgesetzt ist, ist seine Farbe. Aufgrund der Tatsache, dass dunklere Objekte UV-Licht und Energie effizienter absorbieren, neigen sie dazu, sich auch schneller (und stärker) zu erwärmen als weiße Objekte. Obwohl die allgemeine Empfehlung lautet, PLA für diesen Zweck immer noch zu vermeiden, wählen Sie klarere Farben, wenn Ihnen keine anderen Optionen zur Verfügung stehen.

Schmilzt PLA in einem Auto?

Selbst wenn die Umgebungstemperatur nur 35-40 ° C beträgt, reicht dies immer noch aus, um die PLA-Objekte zu verformen, zu verziehen oder durchzuhängen. Wenn Sie ein digitales Thermometer besitzen, können Sie überprüfen, ob ein Auto, das in direktem Sonnenlicht geparkt ist, eine Kabinentemperatur hat, die etwa 10 °C bis 20 °C wärmer ist als die Außentemperatur. Dies ist hauptsächlich auf den Treibhauseffekt im Innenraum und die Karosserie- und Innenfarbe des Autos zurückzuführen.

Gegenstände, die auf dem Armaturenbrett platziert werden, sind an einem warmen Tag am anfälligsten für Verformungen und Verwerfungen, aber das Platzieren eines Gegenstands auf dem Rücksitz oder dem Kofferraum garantiert nicht, dass der Gegenstand seine Form und strukturellen Eigenschaften behält. Obwohl das Platzieren eines Gegenstands im Inneren des Kofferraums diesen technisch vor dem Treibhauseffekt schützt, ist er dennoch anfällig für Verformungen, wenn er über längere Zeit dort platziert wird.

In Fällen, in denen das Objekt an einem heißen Tag nur im Auto von einem Ort zum anderen transportiert werden muss, empfehle ich, es in einer Kühlbox unterzubringen. Auch wenn dies ein wenig extrem klingen mag, gilt es in diesen Fällen immer vorzubeugen als zu reagieren. Vor allem, wenn unser Druck mehrere Stunden gedauert hat, bis er fertig war.

Beste Filamente für Hitzebeständigkeit

Polycarbonat (beständig bis 150°C)

PC gibt es normalerweise in zwei Geschmacksrichtungen:PC/PBT (Polybutylenterephthalat) und PC (einfaches Polycarbonat). Ihre Glasübergangstemperaturen betragen 110°C bzw. 150°C.

Polycarbonat kostet etwas mehr als andere Filamente, ist aber einer der besten Thermoplaste, wenn es um Hitzebeständigkeit geht. Dies hat dazu geführt, dass viele Branchen PC als bevorzugtes Thermoplast bevorzugen. Abgesehen davon ist es auch ein sehr zähes und abriebfestes Material mit guter Zugfestigkeit und Schlagfestigkeit.

Denken Sie daran, dass Sie ohne Zugang zu einem industrietauglichen 3D-Drucker kein reines Polycarbonat drucken können und Kompromisse eingehen und eine Polycarbonat-Mischung verwenden müssen, ähnlich wie Prusas PC-Mischung oder das Polymaker-Polycarbonat-Filament. P>

ABS (beständig bis 105 °C)

Mit einer Glasübergangstemperatur von 105 °C ist ABS auch eine der besten Optionen zum Drucken hitzebeständiger Teile. Es ist auch ein billiges, weit verbreitetes und robustes Material. Der Nachteil ist, dass es schwierig und unordentlich zu drucken ist und giftige Dämpfe erzeugt, die es erfordern, dass wir wirklich über die Installation einer angemessenen Belüftung nachdenken.

PETG (beständig gegen 80 °C)

PETG hat eine Glasübergangstemperatur von 80 °C. Es schneidet viel besser ab als PLA und hält sich an einem heißen Sommertag ziemlich gut, selbst wenn die Umgebungstemperatur über 45 °C liegt.

Nach meiner eigenen anekdotischen und weniger als wissenschaftlichen Erfahrung ist sogar ein schwarzes PETG ein gutes Filament, um funktionale Objekte im Freien zu drucken. Sie können leicht jahrelang halten, bevor sie versagen.

Trotzdem empfehle ich es immer noch nicht zum Drucken von Objekten für Ihr Auto. In warmen Regionen kann die Innenraumtemperatur eines in direkter Sonneneinstrahlung geparkten Autos mit Kühlung bis zu 70 °C betragen. Dadurch können sich Ihre PETG-Drucke leicht verziehen, verformen oder durchhängen.

Wenn Sie darüber nachdenken, mit PETG zu drucken, dann würde ich Ihnen empfehlen, diesen Artikel zu lesen, den ich darüber geschrieben habe, welche spezifischen Einstellungen zu verwenden sind, und Sie sollten sich auch dieses PETG-Filament besorgen, da es einige sehr billige gibt, die schrecklich drucken!

Ist PLA UV-beständig?

PLA ist keineswegs ein UV-beständiger Thermoplast. Es kann dauerhaft beschädigt werden, wenn es über einen längeren Zeitraum dem Sonnenlicht ausgesetzt wird.

PLA wird aus organischen Verbindungen hergestellt, die aus Pflanzen gewonnen werden, und ist biologisch abbaubar, und UV-Strahlen lösen photochemische Effekte in der Struktur seiner Polymermoleküle aus. Dadurch wird der Abbauprozess beschleunigt und PLA wird schnell spröde und bricht leicht. Zusammenfassend wird, wie bereits erwähnt, überhaupt nicht empfohlen, funktionale PLA-Teile zu drucken, wenn die Gefahr einer UV-Exposition besteht.

Wird Sonnenlicht das Aussehen eines mit PLA gedruckten Objekts beeinflussen?

PLA eignet sich perfekt zum Drucken ästhetischer Modelle. Die Einwirkung von UV-Strahlen bei normalen Temperaturen verformt, verzieht oder sackt sie nicht ab, aber machen Sie keinen Fehler, sie werden spröde und schwach. Der einzige Nachteil ist, dass der durch UV-Strahlen ausgelöste photochemische Effekt auch den Abbau der Farbpigmente auslöst. Das bedeutet, dass die Farbe der PLA-Modelle ziemlich schnell verblasst, wenn sie UV-Licht ausgesetzt werden.

Beste UV-beständige Filamente für den 3D-Druck

Obwohl wir zuvor die hitzebeständigsten Filamente durchgegangen sind und dieser Abschnitt überflüssig erscheint, ist es wichtig, zwischen UV-Lichteinwirkung und Hitzebeständigkeit zu unterscheiden. Obwohl sie im Umgang mit der Natur tendenziell Hand in Hand gehen, ist dies nicht immer der Fall.

PETG

PETG in seiner reinsten Form (ohne Farb- und Zusatzstoffe) verhält sich im Freien anständig und ist ziemlich resistent gegen direkte Sonneneinstrahlung, auch über längere Zeiträume. Als Nebenbemerkung ist es auch beständig gegen korrosive Chemikalien und Wasser, was es zu einem kompatiblen Thermoplast für die meisten Anwendungsfälle im Außenbereich macht.

Warum schneidet PETG im Sonnenlicht besser ab als ABS und PLA

Aufgrund seiner glatten Oberfläche ist PETG in der Lage, den größten Teil der auf seiner Oberfläche auftreffenden Strahlung einfach zu reflektieren. Daher löst UV-Strahlung keine photochemischen Reaktionen aus, die es spröde machen und seine Farbe verblassen lassen.

Natürliches PETG ist transparent. Das bedeutet, dass es keine Wärmeenergie in der Polymerstruktur einschließt. Daher ist es widerstandsfähiger gegen einen Anstieg der Umgebungstemperatur.

Im Gegensatz zu ABS, das steif ist, ist die Polymerstruktur von PETG ziemlich flexibel, wodurch es sich ausdehnt und zusammenzieht. Infolgedessen dehnt es sich bei Temperaturänderungen aus und zieht sich zusammen, wodurch die negativen Auswirkungen klimatischer Schwankungen gemildert werden.

ASA (Acrylstyrol-Acrylnitril)

ASA ist ein sehr leichter Thermoplast, der als Alternative zu ABS entwickelt wurde. Es ist die beste Wahl für den Druck von hitze- und UV-beständigen Funktionsteilen, da es auch ziemlich stark ist und eine hohe Stoß- und Verschleißfestigkeit aufweist.

ASA ist das am meisten empfohlene Filament zum Drucken von Objekten, die rauem und extremem Wetter ausgesetzt sind. Aufgrund seiner Eigenschaften wird es bereits von Herstellern verwendet, um wetterfeste Außenhäuser für LED-Beleuchtung und Solarleuchten herzustellen. Fahrzeug-Armaturenbretter werden ebenfalls häufig aus ASA hergestellt.

Obwohl es ABS strukturell ähnlich ist, ist ASA witterungs- und UV-beständiger (um Faktor 10).

Der Nachteil von ASA ist, dass es im Vergleich zu seinen Alternativen teuer ist. Dieser Thermoplast ist auch mit einem normalen Drucker schwer zu bedrucken, was zu fehlerhaften Drucken und Materialverschwendung führt.

Wie man PLA hitzebeständiger macht

Aufgrund der geringen Schwierigkeit des Prozesses und der guten Ergebnisse, die wir erzielen können, ist das Tempern eines PLA-Objekts eine der besten Möglichkeiten, um die Festigkeit und Hitzebeständigkeit von PLA-Objekten deutlich zu erhöhen.

Mit Tempern eines PLA-Objekts meine ich, es langsam auf 60 °C (140 °F) oder leicht über, aber unter 160 °C (320 °F) zu erhitzen. Mit anderen Worten, Sie sollten das Objekt etwas oberhalb der Glasübergangstemperatur, aber definitiv unterhalb seiner Schmelztemperatur belichten. Ich empfehle, das gedruckte Objekt dieser Temperatur etwa 30 bis 45 Minuten auszusetzen.

Wie verbessert das Glühen die Festigkeit und Hitzebeständigkeit eines 3D-gedruckten Objekts?

Das Tempern ermöglicht es, gedruckte Teile stärker und haltbarer zu machen, indem die Anzahl großer Kristallstrukturen im Kunststoff erhöht wird, was dazu beiträgt, die Spannungen und die Wärmeenergie gleichmäßiger umzuverteilen.

Kunststoffe auf mikroskopischer Ebene erscheinen typischerweise desorganisiert und amorph. Sie verursachen beim Drucken wahrscheinlich ein Phänomen namens „Streifenbildung“, bei dem der Kunststoff in einigen Bereichen schnell abkühlt und kleine Kristalle bildet, und in anderen Bereichen, in denen große Kristalle gebildet werden, langsam abkühlt. Durch den Temperprozess wird das Bauteilgefüge gelockert und somit die Formspannung reduziert.

Das Tempern erleichtert auch die Nachbearbeitung und spart Zeit und Kosten für Endbearbeitungsprozesse, da es auch die Oberflächen des Objekts glättet und fehlende Löcher füllt. Durch das Glühen wird das Teil in der Regel spritzgegossen, was normalerweise als professioneller und industrietauglicher angesehen wird.

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