Czynniki środowiskowe, które należy uwzględnić przy doborze materiału do druku 3D
Druk 3D zyskał ogromną popularność nie tylko w zastosowaniach domowych i prototypowych, ale także w projektach użytkowych, które trafiają na zewnątrz budynków – do ogrodów, garaży, warsztatów czy przestrzeni publicznych. Tworzenie elementów narażonych na warunki atmosferyczne wymaga jednak szczególnego podejścia do doboru materiałów. W odróżnieniu od modeli dekoracyjnych, wydruki eksponowane na zewnątrz muszą być odporne na promieniowanie UV, wilgoć, zmienne temperatury i uszkodzenia mechaniczne.
Nie każdy materiał stosowany w druku 3D poradzi sobie w tak wymagającym środowisku. Część tworzyw z czasem traci kolor, pęka pod wpływem mrozu lub staje się łamliwa po kilku tygodniach ekspozycji na słońce. Dlatego wybór odpowiedniego filamentu to kluczowy krok, który wpływa na trwałość i funkcjonalność gotowego przedmiotu.
PLA – popularny, ale nieodpowiedni do warunków zewnętrznych
PLA jest jednym z najczęściej stosowanych filamentów w druku 3D ze względu na łatwość obsługi, dostępność oraz niski koszt. Choć świetnie sprawdza się w modelach wystawowych i edukacyjnych, zdecydowanie nie nadaje się do zastosowań zewnętrznych. Jest biodegradowalny, co samo w sobie brzmi dobrze, ale w praktyce oznacza, że ulega degradacji pod wpływem wilgoci, promieniowania UV i wysokich temperatur.
Wystarczy kilka dni na intensywnym słońcu, by PLA stracił sztywność, a jego powierzchnia zaczęła się rozwarstwiać lub pękać. Nawet jeśli początkowo wygląda estetycznie, jego trwałość na zewnątrz pozostawia wiele do życzenia. Dla osób planujących wydruk elementów do ogrodu, na taras czy balkon, konieczne jest wybranie filamentu bardziej odpornym na czynniki atmosferyczne.
PETG – dobry kompromis między odpornością a łatwością druku
PETG to filament, który w wielu przypadkach sprawdza się jako uniwersalne rozwiązanie do druku 3D. Łączy w sobie część zalet PLA i ABS, oferując lepszą odporność na warunki zewnętrzne niż PLA, a jednocześnie prostszy proces druku niż w przypadku ABS. Charakteryzuje się wysoką odpornością na wilgoć i umiarkowaną odpornością na promieniowanie UV.
Elementy wykonane z PETG dobrze znoszą ekspozycję na deszcz czy zmienne temperatury. Nie wypaczają się, nie pękają i zachowują trwałość przez dłuższy czas. Co istotne, filamenty PETG są łatwo dostępne w różnych wariantach kolorystycznych, w tym transparentnych, co pozwala na tworzenie estetycznych obiektów użytkowych – od osłon, przez uchwyty, po doniczki i elementy konstrukcyjne.
Warto jednak pamiętać, że PETG ma tendencję do „ciągnięcia nitek” podczas druku, dlatego wymaga dobrze skalibrowanego retrakcji i odpowiedniego chłodzenia. Dla użytkowników, którzy mają już doświadczenie z drukiem 3D, będzie to materiał, który z powodzeniem może być stosowany na zewnątrz.
ASA – materiał stworzony z myślą o ekspozycji na warunki atmosferyczne
ASA (akrylonitryl-styren-akrylan) to filament, który doskonale nadaje się do drukowania przedmiotów przeznaczonych do użytku zewnętrznego. Został opracowany jako odpowiednik ABS, ale z lepszą odpornością na promieniowanie UV. Dzięki swojej strukturze molekularnej ASA zachowuje kolor i właściwości mechaniczne nawet po długotrwałym wystawieniu na działanie słońca, deszczu i wiatru.
Filament ten charakteryzuje się także dużą twardością i odpornością na uszkodzenia mechaniczne. Elementy wydrukowane z ASA świetnie sprawdzają się jako elementy karoserii, osłony techniczne, mocowania ogrodowe czy uchwyty do montażu na zewnątrz budynków. Minusem może być trudność w druku – ASA, podobnie jak ABS, wymaga zamkniętej komory i dobrze wentylowanego pomieszczenia, ponieważ podczas druku wydziela nieprzyjemne opary.
Dla bardziej zaawansowanych użytkowników ASA to jeden z najlepszych wyborów, jeśli chodzi o trwałość i estetykę drukowanych na zewnątrz elementów.
Polipropylen i inne techniczne filamenty odporne na czynniki atmosferyczne
W zastosowaniach specjalistycznych coraz częściej wykorzystuje się filamenty techniczne, takie jak polipropylen (PP), poliwęglan (PC) czy nylon. Są to materiały o bardzo dobrej odporności chemicznej, mechanicznej oraz termicznej. Polipropylen, mimo swojej stosunkowo niskiej sztywności, jest bardzo odporny na działanie wody, olejów, środków chemicznych i promieniowania UV.
Druk 3D z filamentów technicznych wymaga jednak doświadczenia i precyzyjnej konfiguracji parametrów. Niekiedy konieczne jest użycie specjalnych powierzchni adhezyjnych na stole roboczym lub modyfikacja głowicy drukującej. Tego typu filamenty stosuje się tam, gdzie inne materiały zawodzą – np. w instalacjach wodnych, obudowach narażonych na uderzenia, czy elementach mechanicznych montowanych na zewnątrz.
Mimo wyższego progu wejścia, zastosowanie filamentów technicznych gwarantuje długą trwałość i odporność nawet w bardzo wymagających warunkach środowiskowych.
Czynniki, które warto uwzględnić przy projektowaniu modeli na zewnątrz
Dobór odpowiedniego filamentu to jedno, ale równie ważne jest właściwe zaprojektowanie modelu, który ma być wykorzystywany na zewnątrz. Należy unikać ostrych krawędzi i cienkich ścianek, które mogą łatwo pękać pod wpływem zmian temperatur. Warto również pamiętać o odpowiednich tolerancjach – elementy, które będą wystawione na działanie słońca, mogą się rozszerzać, co wpłynie na ich dopasowanie i funkcjonalność.
Istotna jest też orientacja wydruku – najlepiej, gdy warstwy układane są tak, by wzmacniać konstrukcję modelu w kierunku działania sił zewnętrznych. Filamenty odporne na warunki atmosferyczne zyskują jeszcze więcej, gdy są używane z przemyślaną geometrią i odpowiednimi parametrami druku.
Dodatkowo, w przypadku bardzo trudnych warunków – np. przy zastosowaniu modeli w słonej wodzie czy przy silnym nasłonecznieniu – można zastosować lakier ochronny, który jeszcze bardziej wydłuży żywotność wydruków.
Podsumowanie właściwości najczęściej stosowanych filamentów zewnętrznych
W przypadku przedmiotów drukowanych do użytku zewnętrznego, druk 3D wymaga zastosowania materiałów o podwyższonej odporności. Filamenty takie jak PETG, ASA, czy techniczne tworzywa typu PP i PC są znacznie lepszym wyborem niż PLA. Każdy z nich ma swoje specyficzne cechy – PETG to kompromis między łatwością druku a odpornością, ASA to specjalista od UV, a filamenty techniczne to najwyższa półka dla wymagających projektów.
Świadomy wybór materiału przekłada się bezpośrednio na trwałość i niezawodność drukowanych obiektów. Warto poświęcić czas na przetestowanie różnych filamentów i dopasowanie ich do konkretnych zastosowań. Dzięki temu druk 3D nie tylko zachwyca formą, ale także funkcjonalnością i odpornością, nawet w trudnych warunkach zewnętrznych.
