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紫外线的辐射以其在聚合物结构中引起光化学效应的能力而闻名。 当涉及到使用紫外线激光进行打印的树脂基3D打印机(SLA)时,这可能是一个福音。
如果你正在建造的任何模型将在白天对外使用,并希望它能抵御紫外线和阳光,那么这篇文章将阐明(抱歉)哪些材料最符合这一目的。
PLA不具备抗紫外线的能力,在很长一段时间内会受到阳光的负面影响。 ABS具有更好的抗紫外线的品质,但最抗紫外线的灯丝之一是ASA,它是ABS的替代品。 它不仅比ABS更容易打印,而且整体上更耐用。
让我们来了解更多细节,也看看紫外线和阳光对PLA、ABS和PETG等流行印刷材料的影响。
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紫外线&;每种材料的耐晒性
PLA ( 聚乳酸 )
PLA是一种可生物降解的塑料,由可再生资源如甘蔗或玉米淀粉制成。
仅仅因为它是可生物降解的,不一定意味着它在外面的阳光下不会有好的表现。 它可能开始变得更脆,失去刚性,但在大多数情况下,只要它没有功能,就会保持其主要形式和强度。
基本上意味着你可以把解放军放在阳光下进行视觉、审美的作品,但不能用于比如说手柄或支架。
下面这个由Makers Muse制作的视频展示了PLA在阳光下放置一年的效果,其中有一些很酷的紫外线变色PLA。
请看我的文章《为什么PLA丝会变脆和断裂》,其中对这种现象进行了一些阐述。
与其他用于3D打印的塑料相比,PLA更容易风化,因为它是可生物降解的。 研究发现,将PLA暴露在紫外线下30至90分钟可以缩短它的降解时间。
如果你想知道什么是紫外线,它是最强大的紫外线辐射,它被用作净水器的杀菌剂。
这种暴露也会导致存在于材料中的着色颜料的缓慢破坏,并在表面产生白垩质的外观。 最纯的PLA对紫外线的抵抗力更强。
如果购买的聚乳酸长丝含有杂质,如聚碳酸酯或添加的着色剂,当暴露在阳光下的紫外线中时,会导致更快的降解。 物理特性不会受到太大的影响,更多的是在化学分解层面。
要真正分解聚乳酸,它需要非常特殊的条件,如极高的温度和物理压力。 有专门的植物可以做到这一点,所以不要指望太阳能够做到这一点。 将聚乳酸放在堆肥箱中,在高温和高压下,需要几个月才能分解。
你要避免使用任何深色的聚乳酸,因为它们会吸引热量并变软。 更令人惊讶的是,由于聚乳酸是由有机产品制成的,一些动物已经知道实际上试图吃聚乳酸的物体,所以一定要记住这一点!
尽管它是最流行和最经济的3D打印材料,但通常建议在室内使用PLA塑料,或只用于温和的户外使用。
ABS ( 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯 )
在户外使用时,ABS塑料与PLA相比有很多优势。 主要原因是由于它与PLA相比是一种不可生物降解的塑料。
由于ABS比PLA更耐高温,它可以承受更长时间的阳光照射。 由于它的刚性和良好的抗拉强度,它是短期户外使用的一个好选择。
在阳光下暴露较长时间会对其产生降解作用。 最纯净的ABS不会吸收紫外线辐射的能量而产生自由基。
长时间暴露在紫外线和阳光下会加速ABS的风化过程。 此外,ABS长时间暴露在阳光下会导致模型因温度变化而变形。
这种材料的降解可以观察到与PLA降解时类似的症状。 ABS在长时间暴露后会失去颜色,变得苍白。 在其表面出现白色的白垩质,在机械力的作用下经常会有沉淀。
塑料开始慢慢失去其刚性和强度,并开始变脆。 不过,与PLA相比,ABS可以在户外使用更长的时间。 ABS可以更好地保持其结构的完整性,但也被称为更快地褪色。
由于负面影响的罪魁祸首是来自于热,ABS由于其耐高温性,对阳光和紫外线的承受能力要好得多。
给你的户外3D打印材料防紫外线的通常方法是在外面涂一些漆。 你可以很容易地得到防紫外线的清漆来解决这个问题。
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ABS实际上被用于户外应用,如长期暴露在阳光下的长板。
PETG
在所有三种常用的3D打印材料中,PETG是在长期暴露于紫外线辐射下最耐用的材料。 PETG是普通PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)的一个乙二醇改性版本。
天然PETG中缺乏添加剂和彩色颜料,这意味着它在市场上更多地以纯粹的形式提供抗紫外线。
正如上述章节所讨论的那样,任何塑料的纯净形式都较少受到紫外线的影响。
与ABS塑料相比,它是一种硬度较低、弹性较大的材料。 材料的弹性使其在长期暴露于户外的情况下,可以根据温度条件进行膨胀和收缩。
PETG的光滑表面有助于它反射落在表面上的大部分辐射,其透明的外观不会保留辐射的任何热能。
尽管它在紫外线和阳光下更耐用,但由于其柔软的表面,在户外使用时更容易磨损。
许多形式的PETG是专门用于户外的,所以根据制造商的情况,它可以成为你的一个很好的选择。
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哪种材料在阳光下最耐用?
尽管我们发现PETG在紫外线照射下更耐用,但由于它的其他缺点,它不是户外的最终解决方案。
如果有一种打印材料既能抗紫外线,又能保持ABS所具有的强度和刚度,那就非常好了。 不要失望,因为有这样一种材料。
ASA (丙烯酸-苯乙烯-丙烯腈)
这是一种两全其美的塑料。 它在紫外线辐射下具有强度和耐久性。
它是最著名的可用于恶劣天气的3D打印塑料。 ASA实际上是作为ABS塑料的替代品而开发的。 尽管它是一种很难打印的材料,也是一种昂贵的材料,但它有很多优点。
除了抗紫外线之外,它还具有耐磨、耐温和高抗冲击性。
由于这些特性,ASA塑料的一些常见应用是用于户外电子外壳、车辆外部零件和户外标牌。
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这种灯丝具有明确的抗紫外线和耐候性,因此对于任何在户外使用的项目,这是你的首选灯丝。
你可以很容易地购买到专门为户外使用而设计的、对紫外线或温度变化不敏感的灯丝。 请查看Maker Shop 3D的灯丝户外使用部分,有各种颜色和材料。
See_also: 如何从你的3D打印机中取出断裂的长丝我应该用什么材料制作汽车零件?
如果你要为汽车内部打印或制作原型材料,最好坚持使用好的旧ABS,因为它很便宜,而且不容易风化。
当你使用3D打印材料为汽车制作小型外部零件时,最好的选择是坚持使用上述ASA,以便在紫外线和阳光下更加耐用。
如果你有一个重量轻、强度大的汽车原型的想法,那么最好的选择是使用碳纤维复合材料,如ABS注入碳纤维的材料。
碳纤维被用于大多数高性能汽车的空气动力学部件和车身。 它甚至被麦凯伦和阿尔法-罗密欧等公司用来为超级汽车建造极轻和坚固的底盘。
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