Καλοκαιρινή τρισδιάστατη εκτύπωση: PLA, PETG ή ASA για εξαρτήματα εξωτερικού χώρου

Το καλοκαίρι, οι εκτυπώσεις εξωτερικού χώρου εκτίθενται σε συνθήκες που δεν θα αντιμετωπίσουν ποτέ στο ράφι του σπιτιού. Ο ήλιος θερμαίνει το σκούρο πλαστικό πολύ περισσότερο από τον περιβάλλοντα αέρα, η υπεριώδης ακτινοβολία μεταβάλλει σταδιακά την επιφάνεια του πολυμερούς, η βροχή και η πρωινή δροσιά προσθέτουν υγρασία και το εξάρτημα συχνά συγκρατείται από βίδα ή επιβαρύνεται από καλώδιο, γλάστρα ή εργαλείο. Γι’ αυτό μια βάση που στο εργαστήριο φαινόταν στιβαρή μπορεί να παραμορφωθεί στη βεράντα μετά από λίγες εβδομάδες.

Η σύντομη απάντηση είναι η εξής: χρησιμοποιείτε PLA σε εξωτερικούς χώρους μόνο προσωρινά ή στη σκιά, το PETG είναι μια λογική και εύκολη στην εκτύπωση επιλογή για πολλά εξαρτήματα κήπου και βεράντας, ενώ το ASA είναι το καλύτερο συνηθισμένο filament για παρατεταμένη έκθεση στον ήλιο, χρήση σε αυτοκίνητο και τεχνικές εφαρμογές εξωτερικού χώρου. Η διαφορά δεν αφορά μόνο την αντοχή. Κυρίως σημαντικός είναι ο συνδυασμός αντοχής στην UV ακτινοβολία, θερμικής αντοχής, παραμόρφωσης υπό φορτίο και των δυνατοτήτων του δικού σας εκτυπωτή.

Τι καταστρέφει τα τρισδιάστατα εκτυπωμένα εξαρτήματα σε εξωτερικούς χώρους

Ένα εξάρτημα εξωτερικού χώρου δεν γερνά με έναν μόνο τρόπο. Στην πράξη, συνδυάζονται τέσσερις παράγοντες:

• Η UV ακτινοβολία επηρεάζει την επιφάνεια, αλλάζει το χρώμα και σε ορισμένα πλαστικά επιταχύνει την ψαθυροποίηση.
• Η θερμότητα μαλακώνει το υλικό και μειώνει τη σταθερότητα των διαστάσεων, κυρίως όταν το εξάρτημα συγκρατείται από βίδα ή βρίσκεται υπό τάση.
• Η υγρασία και οι εναλλαγές θερμοκρασίας καταπονούν τις στρώσεις, τις οπές, τα σπειρώματα και τα σημεία με αιχμηρές γωνίες.
• Το μηχανικό φορτίο προκαλεί αργή ερπυστική παραμόρφωση, επομένως το εξάρτημα μπορεί να μην σπάσει αμέσως, αλλά να λυγίσει σταδιακά.

Η μεγαλύτερη καλοκαιρινή παγίδα είναι ο άμεσος ήλιος. Ο αέρας μπορεί να έχει 30 °C, όμως ένα μαύρο εξάρτημα στο περβάζι, στο ταμπλό ή σε μεταλλικό φράχτη μπορεί εύκολα να φτάσει σε πολύ υψηλότερη θερμοκρασία. Επομένως, δεν αρκεί να πούμε ότι το filament είναι ανθεκτικό σε θερμοκρασία δωματίου.

PLA στον ήλιο: καλό για πρωτότυπα, κακό για το καλοκαίρι

Το PLA είναι εξαιρετικό για γρήγορα πρωτότυπα, διακοσμητικά, μοντέλα και εξαρτήματα που δεν θα εκτεθούν για μεγάλο διάστημα στη θερμότητα. Για λειτουργικά εξαρτήματα εξωτερικού χώρου, όμως, είναι η πιο ριψοκίνδυνη επιλογή. Το συνηθισμένο PLA αρχίζει να μαλακώνει περίπου πάνω από 55 έως 60 °C. Αυτή είναι μια θερμοκρασία την οποία μια σκούρα εκτύπωση εξωτερικού χώρου μπορεί να πλησιάσει πολύ εύκολα το καλοκαίρι.

Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι μια βάση μέσα σε αυτοκίνητο. Μια βάση τηλεφώνου, ένα κλιπ καλωδίου ή ένα κουτί αισθητήρα από PLA μπορεί, μετά τη στάθμευση στον ήλιο, να μαλακώσει, να παραμορφωθεί γύρω από τις βίδες ή να χάσει το ακριβές σχήμα του. Το ίδιο μπορεί να συμβεί σε έναν γάντζο σε πέργκολα, αν φέρει φορτίο και βρίσκεται όλη μέρα στη νότια πλευρά.

Το PLA μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε εξωτερικούς χώρους όταν πρόκειται για προσωρινό διακοσμητικό, δοκιμή σχήματος, πινακίδα κήπου για μία σεζόν ή εξάρτημα στη σκιά χωρίς φορτίο. Αν το εξάρτημα πρέπει να συγκρατεί βίδα, να φέρει βάρος, να παραμείνει ακριβές ή να αντέξει όλο το καλοκαίρι σε άμεσο ηλιακό φως, αποφύγετε το PLA.

PETG σε εξωτερικούς χώρους: πρακτικός συμβιβασμός για τους περισσότερους εκτυπωτές

Για πολλούς οικιακούς και ημιεπαγγελματικούς εκτυπωτές, το PETG είναι το πιο πρακτικό επόμενο βήμα. Εκτυπώνεται αισθητά ευκολότερα από το ASA, συνήθως δεν χρειάζεται κλειστό θάλαμο, παραμορφώνεται λιγότερο και έχει καλύτερο θερμικό περιθώριο από το PLA. Αντέχει καλά στη βροχή, στη συνηθισμένη υγρασία και σε ήπια χημική καταπόνηση, όπως το νερό με απορρυπαντικό ή η επαφή με το περιβάλλον του κήπου.

Για χρήση σε εξωτερικούς χώρους, είναι κατάλληλο για βάσεις σε ημισκιερά σημεία, καλύμματα κάτω από στέγη, αποστάτες, στηρίγματα σωλήνων, εξαρτήματα για γλάστρες, οργανωτές για τη βεράντα ή κουτιά ηλεκτρονικών που δεν βρίσκονται όλη μέρα σε άμεσο ηλιακό φως. Με διαφανές και ανοιχτόχρωμο PETG, υπολογίστε σταδιακό κιτρίνισμα ή θάμπωμα. Στα λειτουργικά εξαρτήματα αυτό συχνά δεν αποτελεί πρόβλημα, στα εμφανή καλύμματα όμως αποτελεί.

Το αδύναμο σημείο του PETG είναι ο παρατεταμένος άμεσος ήλιος σε συνδυασμό με θερμότητα και φορτίο. Μια μεγάλη μαύρη βάση, βιδωμένη πάνω σε πυρωμένο μέταλλο, μπορεί με τον καιρό να χαλαρώσει ή να παραμορφωθεί ελαφρά. Για το εσωτερικό αυτοκινήτου, το ταμπλό, το θερμοκήπιο ή την περιοχή του κινητήρα, χρησιμοποιήστε το PETG με προσοχή. Εκεί αξίζει να προτιμήσετε ASA ή άλλο τεχνικό υλικό.

Filament ASA: η καλύτερη συνηθισμένη επιλογή για ήλιο και καιρό

Το ASA είναι υλικό που αναπτύχθηκε ειδικά για αντοχή σε εξωτερικούς χώρους. Στην πράξη, είναι το πιο αξιόπιστο συνηθισμένο filament FDM για εξαρτήματα που πρέπει να αντέξουν την UV ακτινοβολία, τη βροχή και τις καλοκαιρινές θερμοκρασίες. Είναι κατάλληλο για βάσεις εξωτερικών φωτιστικών, καλύμματα αισθητήρων, εξαρτήματα πισίνας χωρίς άμεση επαφή με χημικά, στηρίγματα σε φράχτες, εξαρτήματα για βεράντες, αξεσουάρ αυτοκινήτου, καλύμματα καμερών και μηχανικά μέρη που πρέπει να λειτουργούν για περισσότερο από μία σεζόν.

Σε σύγκριση με το PETG, το ASA έχει καλύτερη σταθερότητα στον ήλιο και υψηλότερο θερμικό περιθώριο. Σε σύγκριση με το ABS, έχει καλύτερη αντοχή στην UV ακτινοβολία, επομένως σε εξωτερικούς χώρους δεν ψαθυροποιείται τόσο και δεν δημιουργεί τόσο εύκολα σκόνη στην επιφάνεια. Αν ήδη εκτυπώνετε με ABS, το ASA είναι μια λογική αντικατάσταση για εξαρτήματα εξωτερικού χώρου.

Το μειονέκτημα είναι η εκτύπωση. Το ASA χρειάζεται υψηλότερη θερμοκρασία ακροφυσίου, θερμαινόμενη επιφάνεια και ιδανικά κλειστό εκτυπωτή. Σε μεγαλύτερα εξαρτήματα χωρίς θάλαμο υπάρχει κίνδυνος παραμόρφωσης των γωνιών, ρηγμάτωσης των στρώσεων και αποκόλλησης από την επιφάνεια. Κατά την εκτύπωση, υπολογίστε επίσης εντονότερη οσμή και εξασφαλίστε εξαερισμό. Σε ανοιχτό εκτυπωτή, το ASA μπορεί μερικές φορές να χρησιμοποιηθεί για μικρά εξαρτήματα, όμως για αξιόπιστο αποτέλεσμα ο κλειστός θάλαμος είναι καθοριστικός.

Γρήγορη σύγκριση PLA, PETG και ASA

Υλικό	Ήλιος σε εξωτερικούς χώρους	Καλοκαιρινή θερμότητα	Δυσκολία εκτύπωσης	Πότε να το επιλέξετε
PLA	ασθενής	μικρό περιθώριο	πολύ εύκολη	πρωτότυπα, διακοσμητικά, σκιά, προσωρινή χρήση
PETG	μέτρια	καλό περιθώριο	εύκολη έως μέτρια	κήπος, βεράντα, εξαρτήματα σε ημισκιερά σημεία, καλύμματα κάτω από στέγη
ASA	εξαιρετική	μεγάλο περιθώριο	πιο απαιτητική	άμεσος ήλιος, αυτοκίνητο, τεχνικά εξαρτήματα εξωτερικού χώρου, μεγάλη διάρκεια ζωής

Αυτός ο πίνακας δεν σημαίνει ότι το PETG είναι κακό και ότι το ASA είναι πάντα απαραίτητο. Σημαίνει ότι πρέπει να αξιολογήσετε το περιβάλλον. Μια βάση σωλήνα κήπου κάτω από την προεξοχή μιας στέγης μπορεί να είναι απολύτως εντάξει από PETG. Η ίδια βάση σε νότια πρόσοψη, σφιγμένη με βίδες και εκτεθειμένη όλη μέρα στον ήλιο, είναι καλύτερο να εκτυπωθεί από ASA.

Συγκεκριμένα καλοκαιρινά παραδείγματα

Για πινακίδες κήπου, ελαφριά κλιπ φυτών και εποχιακά διακοσμητικά, αρκεί το PLA, αν υπολογίζετε περιορισμένη διάρκεια ζωής. Αν θέλετε η πινακίδα να αντέξει αρκετές σεζόν, επιλέξτε PETG ή ASA.

Για βάσεις σωλήνων, γάντζους σε φράχτες, αποστάτες κάτω από έπιπλα εξωτερικού χώρου και στηρίγματα καλωδίων, το PETG είναι μια καλή βάση. Αν το εξάρτημα βρίσκεται σε άμεσο ηλιακό φως, αυξήστε το πάχος των τοιχωμάτων, στρογγυλέψτε τις γωνίες και μην το υπερφορτώνετε με παρατεταμένη εφελκυστική καταπόνηση.

Για κάλυμμα εξωτερικού αισθητήρα, βάση κάμερας, εξαρτήματα φωτισμού, αξεσουάρ αυτοκινήτου και εξαρτήματα βεράντας με μεγάλη διάρκεια ζωής, επιλέξτε ASA. Για εξαρτήματα αυτοκινήτου, αποφύγετε εντελώς το PLA και χρησιμοποιήστε PETG μόνο όπου δεν υπάρχει ακραία θερμότητα. Το εσωτερικό ενός σταθμευμένου αυτοκινήτου είναι σημαντικά πιο σκληρό περιβάλλον για τα πλαστικά από μια συνηθισμένη βεράντα.

Για θερμοκήπια, στέγες, ταμπλό, σκούρες μεταλλικές κατασκευές και σημεία χωρίς σκιά, θεωρήστε το ASA ως ελάχιστη επιλογή. Αν το εξάρτημα πρέπει να φέρει φορτίο κρίσιμο για την ασφάλεια, εξετάστε το υλικό, την κατασκευή και τις δοκιμές ακόμη αυστηρότερα.

Πώς να σχεδιάσετε ένα εξάρτημα ώστε να αντέχει σε εξωτερικούς χώρους

Το σωστό filament είναι μόνο η μισή επιτυχία. Σχεδιάστε το εξάρτημα εξωτερικού χώρου πιο στιβαρά από ένα εξάρτημα εσωτερικού χώρου:

• χρησιμοποιήστε 3 έως 5 περιμέτρους ανάλογα με το μέγεθος και το φορτίο,
• προσθέστε στρογγύλεμα στις γωνίες, επειδή οι αιχμηρές εσωτερικές γωνίες συγκεντρώνουν τις τάσεις,
• προσανατολίστε τις στρώσεις έτσι ώστε η κύρια εφελκυστική δύναμη να μην ασκείται κάθετα στις στρώσεις,
• γύρω από τις βίδες προσθέστε μεγαλύτερες επιφάνειες έδρασης ή μεταλλικά ένθετα,
• αφήστε χώρο για τη θερμική διαστολή και μην στερεώνετε άκαμπτα τα μακριά εξαρτήματα,
• στα κουτιά προσθέστε αποστράγγιση νερού, προεξοχή στο καπάκι και χώρο για στεγανοποίηση,
• στα εμφανή εξαρτήματα εξετάστε το ενδεχόμενο χρήσης βερνικιού ή χρώματος ανθεκτικού στην UV ακτινοβολία.

Το χρώμα παίζει επίσης ρόλο. Το μαύρο συχνά καλύπτει καλύτερα τις αλλαγές από την UV ακτινοβολία, όμως θερμαίνεται περισσότερο στον ήλιο. Τα ανοιχτά χρώματα θερμαίνονται λιγότερο, αλλά ορισμένες αποχρώσεις μπορεί να ξεθωριάσουν νωρίτερα και πιο εμφανώς. Για ένα καταπονούμενο εξάρτημα, το κατάλληλο υλικό και η κατασκευή είναι σημαντικότερα από το ίδιο το χρώμα.

Ρυθμίσεις εκτύπωσης για καλοκαιρινά εξαρτήματα

Για PETG, ξεκινήστε με το προφίλ του κατασκευαστή του filament. Συνήθως βοηθούν το στεγνό filament, η καθαρή επιφάνεια εκτύπωσης, μια λογικά αργή πρώτη στρώση και λιγότερη ψύξη από ό,τι στο PLA. Το PETG τείνει να δημιουργεί ίνες και να κολλά στο ακροφύσιο, επομένως αξίζει να ρυθμίσετε την ανάσυρση και τη ροή. Για μηχανικά εξαρτήματα εξωτερικού χώρου, μην χρησιμοποιείτε άσκοπα χαμηλή θερμοκρασία ακροφυσίου, επειδή η ασθενής σύνδεση των στρώσεων θα φανεί γρήγορα σε εξωτερικές συνθήκες.

Στο ASA, το κλειδί είναι ο περιορισμός των ρευμάτων αέρα και του θερμικού σοκ. Προθερμάνετε την επιφάνεια, αφήστε τον θάλαμο να ζεσταθεί, χρησιμοποιήστε brim στις γωνίες και στα ψηλά εξαρτήματα, μειώστε την ψύξη και μην βιάζεστε. Χωρίζετε τα μεγάλα επίπεδα εξαρτήματα σε μικρότερα τμήματα ή τροποποιήστε τη γεωμετρία, ώστε να παραμορφώνονται λιγότερο. Μετά την ολοκλήρωση, αφήστε την εκτύπωση να κρυώσει σταδιακά, ιδανικά μέσα στον κλειστό εκτυπωτή.

Απλή διαδικασία λήψης απόφασης κατά την αγορά filament

Κάντε στον εαυτό σας τρεις ερωτήσεις. Θα βρίσκεται το εξάρτημα σε άμεσο ηλιακό φως; Θα θερμαίνεται πάνω από τη συνηθισμένη εξωτερική θερμοκρασία, για παράδειγμα σε αυτοκίνητο, πάνω σε λαμαρίνα ή σε θερμοκήπιο; Θα φέρει μακροχρόνια φορτίο;

Αν η απάντηση είναι και στις τρεις περιπτώσεις όχι, το PLA μπορεί να αρκεί για ένα απλό ή προσωρινό εξάρτημα. Αν ο ήλιος ή η υγρασία εμφανίζονται μόνο περιστασιακά και θέλετε εύκολη εκτύπωση, επιλέξτε PETG. Αν η απάντηση είναι έστω μία φορά ναι για άμεσο ηλιακό φως, υψηλή θερμοκρασία ή μακροχρόνιο φορτίο, ξεκινήστε με ASA.

Για το ελληνικό καλοκαίρι, το PETG είναι ένα εξαιρετικό πολυχρηστικό υλικό για τον κήπο και τη βεράντα, όμως το ASA είναι η σίγουρη επιλογή για εξαρτήματα που δεν θέλετε να εκτυπώσετε ξανά στα τέλη Αυγούστου. Η καλύτερη επιλογή δεν είναι το ακριβότερο υλικό, αλλά το υλικό που αντιστοιχεί στον χώρο, τη θερμοκρασία, τον ήλιο και τον εκτυπωτή που πραγματικά διαθέτετε.