Die UV-Strahlung ist dafür bekannt, dass sie photochemische Effekte in einer Polymerstruktur hervorrufen kann, was bei 3D-Druckern auf Harzbasis (SLA), die mit UV-Lasern drucken, ein Segen sein kann.

Wenn Sie ein Modell bauen, das tagsüber im Freien verwendet werden soll, und Sie möchten, dass es UV- und sonnenlichtbeständig ist, wird dieser Artikel Aufschluss darüber geben, welche Materialien sich am besten für diesen Zweck eignen.

PLA ist nicht UV-beständig und wird durch Sonnenlicht über einen langen Zeitraum hinweg negativ beeinflusst. ABS hat bessere UV-beständige Eigenschaften, aber eines der UV-beständigsten Filamente ist ASA, eine Alternative zu ABS. Es ist nicht nur einfacher zu drucken als ABS, sondern auch insgesamt haltbarer.

Lassen Sie uns mehr ins Detail gehen und auch die Auswirkungen von UV- und Sonnenlicht auf die gängigen Druckmaterialien wie PLA, ABS und PETG untersuchen.

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UV & Sonnenbeständigkeit der einzelnen Materialien

PLA ( Polymilchsäure )

PLA ist ein biologisch abbaubarer Kunststoff, der aus erneuerbaren Ressourcen wie Zuckerrohr oder Maisstärke hergestellt wird.

Nur weil es biologisch abbaubar ist, heißt das nicht zwangsläufig, dass es draußen in der Sonne nicht gut gedeiht. Es kann anfangen, spröde zu werden und seine Steifigkeit zu verlieren, aber im Großen und Ganzen wird es seine Hauptform und Stärke behalten, solange es nicht funktional ist.

Das bedeutet im Grunde, dass man PLA für optische, ästhetische Teile in der Sonne liegen lassen kann, aber nicht für z. B. einen Griff oder eine Halterung.

Das folgende Video von Makers Muse zeigt die Auswirkungen von PLA, das ein Jahr lang in der Sonne gelegen hat, mit einer coolen UV-Farbänderung von PLA.

Lesen Sie meinen Artikel Warum wird PLA-Filament spröde und reißt, in dem ich dieses Phänomen etwas näher erläutere.

PLA ist im Vergleich zu anderen für den 3D-Druck verwendeten Kunststoffen anfälliger für Witterungseinflüsse, da es biologisch abbaubar ist. Es hat sich gezeigt, dass eine 30- bis 90-minütige Bestrahlung von PLA mit UVC die Zeit des Abbaus verkürzen kann.

Falls Sie sich fragen, was UVC ist: Es ist die stärkste UV-Strahlung und wird als Keimtötungsmittel in Wasserreinigern verwendet.

Diese Exposition kann auch zu einer langsamen Zerstörung der im Material enthaltenen Farbpigmente führen und ein kreidiges Aussehen der Oberfläche verursachen. PLA in seiner reinsten Form ist widerstandsfähiger gegen UV-Strahlen.

Wenn das gekaufte PLA-Filament Verunreinigungen wie Polycarbonate oder Farbstoffe enthält, kann dies zu einem schnelleren Abbau führen, wenn es der UV-Strahlung des Sonnenlichts ausgesetzt wird. Die physikalischen Eigenschaften werden nicht so sehr beeinträchtigt, sondern eher auf der Ebene des chemischen Abbaus.

Um PLA wirklich abzubauen, sind sehr spezielle Bedingungen erforderlich, wie extrem hohe Temperaturen und physischer Druck. Es gibt spezialisierte Pflanzen, die das können, also rechnen Sie nicht damit, dass die Sonne auch nur annähernd so etwas kann. Wenn Sie PLA in einer Komposttonne mit hoher Hitze und hohem Druck lagern, dauert es mehrere Monate, bis es abgebaut ist.

Da PLA aus organischen Produkten hergestellt wird, ist es sogar überraschend, dass einige Tiere versucht haben, PLA-Objekte zu fressen - denken Sie also daran!

Obwohl es das beliebteste und kostengünstigste 3D-Druckmaterial ist, wird oft empfohlen, PLA-Kunststoff nur in Innenräumen oder für leichte Außenanwendungen zu verwenden.

ABS ( Acrylnitril-Butadien-Styrol )

ABS-Kunststoff hat im Vergleich zu PLA viele Vorteile, wenn es um die Verwendung im Freien geht. Der Hauptgrund ist die Tatsache, dass es im Vergleich zu PLA ein biologisch nicht abbaubarer Kunststoff ist.

ABS kann dem Sonnenlicht länger standhalten, da es wesentlich temperaturbeständiger ist als PLA. Aufgrund seiner Steifigkeit und guten Zugfestigkeit ist es eine gute Option für den kurzfristigen Außeneinsatz.

ABS in seiner reinsten Form absorbiert keine Energie aus der UV-Strahlung und bildet keine freien Radikale.

Längere UV- und Sonneneinstrahlung kann den Verwitterungsprozess von ABS beschleunigen. Außerdem kann sich das Modell bei längerer Sonneneinstrahlung aufgrund von Temperaturschwankungen verziehen.

Der Abbau dieses Materials zeigt ähnliche Symptome wie der von PLA. ABS kann bei längerer Einwirkung seine Farbe verlieren und blass werden. Auf seiner Oberfläche erscheint eine weiße, kalkhaltige Substanz, die bei mechanischer Einwirkung oft ausfällt.

Der Kunststoff verliert allmählich seine Steifigkeit und Festigkeit und wird spröde. Dennoch kann ABS im Vergleich zu PLA viel länger für den Außenbereich verwendet werden. ABS behält seine strukturelle Integrität viel besser, ist aber dafür bekannt, schneller zu verblassen.

Da die Hauptursache für negative Auswirkungen von Hitze ausgeht, hält ABS aufgrund seiner hohen Temperaturbeständigkeit Sonnenlicht und UV-Strahlen viel besser stand.

Die übliche Methode, Ihre 3D-Druckmaterialien für den Außenbereich mit einem UV-Schutz zu versehen, besteht darin, die Außenseite mit einem Lack zu versehen.

Der UV-beständige Lack, den ich verwenden würde, ist der Krylon Clear Coatings Aerosol (11 Unzen) von Amazon. Er trocknet nicht nur in wenigen Minuten, sondern ist auch feuchtigkeitsbeständig und hat eine vergilbungsfreie, dauerhafte Beschichtung. Sehr erschwinglich und nützlich!

ABS wird eigentlich für Außenanwendungen wie lange Bretter verwendet, die lange Zeit dem Sonnenlicht ausgesetzt sind.

PETG

Von allen drei häufig für den 3D-Druck verwendeten Materialien ist PETG, eine mit Glykol modifizierte Version von normalem PET (Polyethylenterephthalat), am haltbarsten, wenn es lange der UV-Strahlung ausgesetzt ist.

Das Fehlen von Zusatzstoffen und Farbpigmenten in natürlichem PETG bedeutet, dass es auf dem Markt eher in reiner Form für UV-Beständigkeit erhältlich ist.

Wie in den obigen Abschnitten beschrieben, werden reinere Formen von Kunststoffen weniger durch UV-Strahlen beeinträchtigt.

Das Material ist weniger starr und flexibler als ABS-Kunststoff und kann sich entsprechend den Temperaturverhältnissen ausdehnen und zusammenziehen, wenn es lange Zeit im Freien liegt.

Die glatte Oberfläche von PETG trägt dazu bei, dass der größte Teil der auf die Oberfläche auftreffenden Strahlung reflektiert wird, und sein transparentes Aussehen hält keine Wärmeenergie der Strahlung zurück.

Diese Eigenschaften verleihen ihm im Vergleich zu PLA und ABS eine wesentlich höhere UV-Beständigkeit. Obwohl es unter UV- und Sonnenlicht beständiger ist, ist es bei der Verwendung im Freien aufgrund seiner weichen Oberfläche anfälliger für Verschleiß.

Viele Formen von PETG werden speziell für die Verwendung im Freien verwendet, so dass es je nach Hersteller eine gute Wahl für Sie sein kann.

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Welches Material ist bei Sonneneinstrahlung am haltbarsten?

Obwohl wir festgestellt haben, dass PETG unter UV-Belastung haltbarer ist, ist es aufgrund anderer Nachteile nicht die ultimative Lösung für den Außenbereich.

Es wäre sehr schön, ein Druckmaterial zu haben, das sowohl UV-beständig ist als auch die Eigenschaften von ABS, wie Festigkeit und Steifigkeit, besitzt.

ASA (Acryl-Styrol-Acrylnitril)

Dieser Kunststoff hat das Beste von beidem: Er ist sowohl stabil als auch UV-beständig.

Es ist der bekannteste 3D-druckbare Kunststoff für raue Witterungsbedingungen. ASA wurde eigentlich als Alternative zu ABS-Kunststoff entwickelt. Obwohl es ein schwer zu druckendes und teures Material ist, hat es viele Vorteile.

Es ist nicht nur UV-beständig, sondern auch verschleißfest, temperaturbeständig und hat eine hohe Schlagfestigkeit.

Aufgrund dieser Eigenschaften wird ASA-Kunststoff häufig für Elektronikgehäuse im Außenbereich, Außenteile von Fahrzeugen und für Außenschilder verwendet.

Man sollte meinen, dass ASA einen enormen Aufpreis kostet, aber der Preis ist eigentlich gar nicht so schlecht. Sehen Sie sich den Preis von Polymaker PolyLite ASA (White) 1KG 1.75mm auf Amazon an.

Dieses Filament ist explizit UV- und witterungsbeständig, so dass es für alle Projekte, die Sie im Freien verwenden, die erste Wahl ist.

Sie können problemlos Filamente kaufen, die speziell für die Verwendung im Freien entwickelt wurden und die unempfindlich gegenüber UV-Strahlen oder Temperaturschwankungen sind. Im Abschnitt Filamente für den Außenbereich von Maker Shop 3D finden Sie eine große Auswahl an Farben und Materialien.

Welches Material sollte ich für Autoteile verwenden?

Wenn Sie Materialien für den Innenraum des Autos drucken oder prototypisieren wollen, sollten Sie sich an das gute alte ABS halten, da es billig und nicht witterungsanfällig ist.

Wenn Sie 3D-gedruckte Materialien für die Herstellung kleiner Außenteile für das Auto verwenden, sollten Sie die oben genannten ASA-Materialien verwenden, da sie unter UV-Strahlung und Sonnenlicht beständiger sind.

Wenn Sie eine Idee für einen leichten und stabilen Prototyp für Automobile haben, dann wäre die beste Option die Verwendung von Materialien mit Kohlefaserverbundwerkstoff, wie z.B. ABS, das mit Kohlefaser infundiert ist.

Kohlefaser wird in den meisten Hochleistungsfahrzeugen für aerodynamische Teile und die Karosserie verwendet und sogar für den Bau extrem leichter und stabiler Fahrgestelle für Superautos von Unternehmen wie McLaren und Alfa Romeo eingesetzt.

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