A radiação dos raios UV é conhecida pela sua capacidade de causar efeitos fotoquímicos numa estrutura de polímero, o que pode ser uma bênção quando se trata de impressoras 3D à base de resina (SLA) que utilizam laser UV para imprimir.

Por outro lado, também pode causar degradação nos plásticos. Se está a construir um modelo que será utilizado no exterior durante o dia e pretende que seja resistente aos raios UV e à luz solar, então este artigo irá esclarecer (desculpe) quais os melhores materiais para este fim.

O PLA não é resistente aos raios UV e será afectado negativamente pela luz do sol durante um longo período de tempo. O ABS tem melhores qualidades de resistência aos raios UV, mas um dos filamentos mais resistentes aos raios UV é o ASA, que é uma alternativa ao ABS. Não só é mais fácil de imprimir do que o ABS, como também é mais durável em geral.

Vamos entrar em mais pormenores e analisar também os efeitos dos raios UV e da luz solar nos materiais de impressão populares, como o PLA, o ABS e o PETG.

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UV & Resistência ao sol de cada material

PLA ( Ácido poliláctico )

O PLA é um plástico biodegradável produzido a partir de recursos renováveis, como a cana-de-açúcar ou o amido de milho.

O facto de ser biodegradável não significa necessariamente que não se adapte bem ao sol. Pode começar a tornar-se mais frágil e a perder a sua rigidez, mas, na maior parte dos casos, manterá a sua forma e resistência principais enquanto não estiver funcional.

Basicamente, isso significa que pode deixar o PLA ao sol para peças visuais e estéticas, mas não para, por exemplo, um puxador ou um suporte.

O vídeo abaixo, realizado pela Makers Muse, mostra os efeitos do PLA deixado ao sol durante um ano, com um PLA que muda de cor em função dos raios UV.

Veja o meu artigo Why Does PLA Filament Get Brittle & Snap, que fala um pouco sobre este fenómeno.

O PLA é mais susceptível de se degradar em comparação com outros plásticos utilizados na impressão 3D, uma vez que é biodegradável. Verificou-se que a exposição do PLA aos raios UVC durante 30 a 90 minutos pode encurtar o seu tempo de degradação.

Se está a perguntar-se o que é UVC, trata-se da radiação UV mais potente e é utilizada como germicida nos purificadores de água.

Esta exposição pode também causar a destruição lenta dos pigmentos de coloração presentes no material e criar um aspecto calcário na superfície. O PLA na sua forma mais pura é mais resistente aos UV.

Se o filamento de PLA comprado contiver impurezas como policarbonatos ou corantes adicionados, isso pode levar a uma degradação mais rápida quando exposto aos raios UV da luz solar. As características físicas não serão muito afectadas, mas sim ao nível da decomposição química.

Para decompor verdadeiramente o PLA, são necessárias condições muito específicas, tais como temperaturas extremamente elevadas e pressão física. Existem plantas especializadas que o fazem, por isso não conte com o sol para fazer algo próximo disso. Manter o PLA num contentor de compostagem com calor e pressão elevados demora vários meses a decompor-se.

O mais surpreendente é que, uma vez que o PLA é feito de produtos orgânicos, alguns animais são conhecidos por tentarem comer objectos de PLA, por isso tenha isso em mente!

Apesar de ser o material de impressão 3D mais popular e económico, é frequentemente aconselhada a utilização do plástico PLA em espaços interiores ou apenas para uma utilização moderada no exterior.

ABS ( Acrilonitrilo Butadieno Estireno )

O plástico ABS tem muitas vantagens em comparação com o PLA quando se trata de utilização no exterior. A principal razão deve-se ao facto de ser um plástico não biodegradável em comparação com o PLA.

O ABS pode resistir à luz solar durante mais tempo, uma vez que é muito mais resistente à temperatura do que o PLA. Devido à sua rigidez e boa resistência à tracção, é uma boa opção para uma utilização de curta duração no exterior.

A exposição prolongada ao sol pode ter efeitos degradantes. O ABS na sua forma mais pura não absorve a energia da radiação UV para criar radicais livres.

Períodos mais longos de exposição aos raios UV e à luz solar podem acelerar o processo de envelhecimento do ABS. Além disso, a exposição do ABS à luz solar durante muito tempo pode fazer com que o modelo se deforme devido à mudança de temperatura.

A degradação deste material pode ser observada através de sintomas semelhantes aos do PLA. O ABS, em caso de exposição prolongada, pode perder a sua cor e tornar-se pálido, aparecendo uma substância calcária branca na sua superfície, que pode muitas vezes precipitar por acção de forças mecânicas.

O plástico começa a perder lentamente a sua rigidez e resistência e começa a tornar-se quebradiço. Ainda assim, o ABS pode ser utilizado em exteriores durante muito mais tempo do que o PLA. O ABS mantém a sua integridade estrutural muito melhor, mas é conhecido por se desvanecer mais rapidamente.

Uma vez que o principal culpado dos efeitos negativos é o calor, o ABS resiste muito melhor à luz solar e aos raios UV devido à sua elevada resistência à temperatura.

A forma habitual de proteger os materiais impressos em 3D para o exterior contra os raios ultravioleta é aplicar um pouco de verniz no exterior. Pode obter facilmente vernizes de protecção UV para resolver este problema.

O verniz resistente aos raios UV que eu utilizaria é o Krylon Clear Coatings Aerosol (11-Ounce) da Amazon. Não só seca em minutos, como é resistente à humidade e tem um revestimento permanente que não amarelece. Muito acessível e útil!

O ABS é efectivamente utilizado para aplicações no exterior, como pranchas longas que ficam expostas à luz solar durante longos períodos de tempo.

PETG

De todos os três materiais habitualmente utilizados para a impressão 3D, o PETG é o mais durável em caso de exposição prolongada à radiação UV. O PETG é uma versão modificada com glicol do PET normal (politereftalato de etileno).

A ausência de aditivos e de pigmentos de cor no PETG natural significa que está mais disponível em estado puro no mercado para resistência aos raios UV.

Tal como referido nas secções anteriores, as formas mais puras de qualquer plástico são menos afectadas pelos raios UV.

É um material menos rígido e mais flexível em comparação com o plástico ABS. A flexibilidade do material permite-lhe expandir-se e contrair-se de acordo com as condições de temperatura em caso de exposição prolongada ao ar livre.

O acabamento liso do PETG ajuda-o a reflectir a maior parte da radiação que incide na superfície e o seu aspecto transparente não retém qualquer energia térmica da radiação.

Estas propriedades conferem-lhe muito mais resistência aos raios UV do que o PLA e o ABS. Embora seja mais resistente aos raios UV e à luz solar, é mais susceptível de se desgastar quando utilizado no exterior devido à sua superfície macia.

Muitas formas de PETG são utilizadas especialmente para utilização no exterior, pelo que, dependendo do fabricante, pode ser uma óptima escolha para si.

Se procura um excelente PETG branco para utilizar no exterior, opte pelo Filamento PETG Overture 1KG 1,75mm (Branco). É um fabricante de filamentos de alta qualidade e de confiança e, surpreendentemente, também vem com uma superfície de construção de 200 x 200mm!

Qual é o material mais duradouro à luz do sol?

Apesar de termos verificado que o PETG é mais durável sob exposição aos raios UV, não é a solução ideal para exteriores devido a outras desvantagens de que padece.

Seria muito bom ter um material de impressão que fosse resistente aos raios UV e que mantivesse as propriedades do ABS, como a sua resistência e rigidez.

ASA (Acrílico Estireno Acrilonitrilo)

Este é um plástico que tem o melhor de ambos, tanto em termos de resistência como de durabilidade à radiação UV.

O ASA foi desenvolvido como uma alternativa ao plástico ABS. Apesar de ser um material difícil de imprimir e caro, tem muitas vantagens.

Para além de ser resistente aos raios UV, é também resistente ao desgaste, à temperatura e tem uma elevada resistência ao impacto.

Devido a estas propriedades, algumas das aplicações mais comuns do plástico ASA são em caixas electrónicas exteriores, peças exteriores para veículos e sinalização exterior.

O preço do Polymaker PolyLite ASA (Branco) 1KG 1.75mm na Amazon não é muito mau.

Este filamento é explicitamente resistente aos raios UV e às intempéries, pelo que, para quaisquer projectos que utilize no exterior, este é o seu filamento de eleição.

Pode facilmente adquirir filamentos especialmente concebidos para utilização no exterior e que não sejam sensíveis aos raios UV ou às mudanças de temperatura. Consulte a secção de filamentos para utilização no exterior da Maker Shop 3D para obter uma vasta gama de cores e materiais.

Que material devo utilizar para as peças do automóvel?

Se estiver a imprimir ou a criar protótipos de materiais para o interior do automóvel, é aconselhável ficar com o bom e velho ABS, uma vez que é barato e não é propenso a intempéries.

Quando estiver a utilizar materiais impressos em 3D para fabricar pequenas peças exteriores para o automóvel, a melhor opção seria manter a ASA acima mencionada para ser mais durável sob os raios UV e a luz solar.

Se tiver uma ideia de protótipo leve e forte para automóveis, então a melhor opção seria utilizar materiais com compósito de fibra de carbono, como ABS infundido com fibra de carbono.

A fibra de carbono é utilizada na maioria dos automóveis de alto desempenho para as suas peças aerodinâmicas e carroçaria. É mesmo utilizada para construir chassis extremamente leves e fortes para super carros de empresas como a McLaren e a Alfa Romeo.

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