Le PLA résiste-t-il à la chaleur ? ABS, ASA, PETG et plus !

Lors de l'impression 3D, nous devons toujours prendre en considération l'utilisation finale et le placement de notre impression. Cela nous fera économiser énormément d'heures d'impression, de gaspillage de matériel et de mauvaises surprises inattendues.

L'une des choses les plus importantes à considérer est la température à laquelle la pièce sera exposée. Étant donné que le PLA est le thermoplastique le plus populaire utilisé dans l'impression 3D, il n'est pas surprenant que nous soyons intéressés à savoir si le PLA est résistant à la chaleur ou non.

Il n'est pas recommandé d'utiliser du PLA pour imprimer des modèles qui seront exposés à des températures supérieures à 60 °C (149 °F) pendant des périodes prolongées en raison du fait qu'il s'agit de sa température de transition vitreuse et qu'il commencera à se déformer une fois qu'il atteindra cette température, ce qui en fait un thermoplastique non adapté à ce type d'environnement. L'ABS, le polycarbonate ou le PETG doivent être utilisés à la place.

Cela dit, si le PLA est la seule option disponible, il est possible d'augmenter sa résistance en recuit l'objet.

Le PLA fondra-t-il au soleil

La température de fusion du PLA est d'environ 160°C à 180°C, ce qui signifie qu'il ne fondra jamais au soleil, quel que soit l'endroit où vous vivez. Néanmoins, le PLA est moins résistant à la chaleur que d'autres filaments comme l'ABS, le PET ou le PETG, et n'est généralement pas recommandé pour les utilisations nécessitant une exposition prolongée à l'extérieur et au soleil.

En un mot, en règle générale :n'utilisez jamais de PLA pour imprimer en 3D des pièces fonctionnelles ou des objets destinés à être utilisés à l'extérieur. Si vous n'aimez pas l'ABS, utilisez le PET ou le PETG pour ces deux cas d'utilisation.

Comme je l'ai déjà mentionné, en fonction des matières premières, des additifs, des couleurs et du processus de fabrication utilisés par une marque particulière pour fabriquer un filament PLA, son point de fusion peut se situer entre 160 et 180 ° C. Même par une chaude journée d'été, il ne fait jamais aussi chaud que 160°C. La réponse est donc :NON, le PLA ne fondra pas au soleil. Bien qu'il ne fonde pas, il deviendra cassant et perdra sa résistance à la traction et aux chocs.

De plus, étant donné que la température de transition vitreuse (Tg) du PLA n'est que de 60 °C à 65 °C, vos impressions PLA auront également tendance à se déformer, se plier, se tordre, se déformer et s'affaisser en quelques heures si vous partez. au soleil par une chaude journée.

Si vous vivez dans une région qui n'a pas tendance à avoir des températures extrêmement chaudes, vous pourriez être enclin à penser que ces phrases précédentes ne s'appliquent pas à votre scénario spécifique. Bien que vous ayez peut-être raison, gardez à l'esprit qu'il ne faut que quelques jours par an pour déformer, plier et ruiner l'intégrité structurelle de votre impression 3D.

Une autre chose que vous devez considérer lors de l'impression d'un objet qui sera exposé à la lumière du soleil est sa couleur. En raison du fait que les objets plus sombres absorbent plus efficacement la lumière UV et l'énergie, ils ont également tendance à chauffer plus rapidement (et plus) que les objets blancs. Bien que la recommandation générale soit d'éviter d'utiliser du PLA à cette fin, choisissez des couleurs plus claires si vous n'avez pas d'autres options disponibles.

Le PLA fondra-t-il à l'intérieur d'une voiture ?

Même si la température ambiante n'est que de 35 à 40 °C, cela suffira toujours à déformer, déformer ou affaisser les objets en PLA. Si vous possédez un thermomètre numérique, vous pourrez vérifier qu'une voiture garée sous la lumière directe du soleil aura une température d'habitacle d'environ 10°C à 20°C supérieure à la température extérieure. Cela est principalement dû à l'effet de serre dans l'habitacle et à la couleur de la carrosserie et de l'intérieur de la voiture.

Les objets placés sur le tableau de bord seront les plus susceptibles de se déformer et de se déformer par temps chaud, mais placer un objet sur la banquette arrière ou le coffre ne garantira pas que l'objet conserve sa forme et ses propriétés structurelles. Bien que placer un objet à l'intérieur du coffre le protège techniquement de l'effet de serre, il sera toujours sujet à déformation s'il y est placé pendant des périodes prolongées.

Dans les cas où l'objet doit seulement être transporté d'un endroit à un autre dans une voiture pendant une journée chaude, je recommande de le placer dans une glacière. Bien que cela puisse sembler un peu extrême, il s'agit toujours dans ces cas de prévenir plutôt que de réagir. Surtout si notre impression a mis plusieurs heures à se terminer.

Meilleurs filaments pour la résistance à la chaleur

Polycarbonate (résiste à 150°C)

Le PC se décline généralement en deux versions :PC/PBT (polytéréphtalate de butylène) et PC (polycarbonate simple). Leurs températures de transition vitreuse sont respectivement de 110C et 150C.

Le polycarbonate coûte un peu plus cher que les autres filaments, mais c'est l'un des meilleurs thermoplastiques en termes de résistance à la chaleur. Cela a conduit de nombreuses industries à préférer utiliser le PC comme thermoplastique de prédilection. En dehors de cela, c'est aussi un matériau très résistant et résistant à l'abrasion, avec une bonne résistance à la traction et aux chocs.

Gardez à l'esprit qu'à moins d'avoir accès à une imprimante 3D de qualité industrielle, vous ne pourrez pas imprimer du polycarbonate pur et devrez faire des compromis et utiliser un mélange de polycarbonate, un peu comme le PC Blend de Prusa ou le filament Polymaker Polycarbonate.

ABS (résiste à 105°C)

Avec une température de transition vitreuse de 105°C, l'ABS est également l'un des meilleurs choix pour imprimer des pièces résistantes à la chaleur. C'est aussi un matériau bon marché, largement disponible et résistant. L'inconvénient est qu'il est difficile, salissant à imprimer et crée des fumées toxiques qui nous obligent à vraiment envisager d'installer une ventilation adéquate.

PETG (résiste à 80°C)

Le PETG a une température de transition vitreuse de 80C. Il fonctionne bien mieux que le PLA et se maintient plutôt bien lors d'une chaude journée d'été, même si la température ambiante est supérieure à 45°C.

Dans ma propre expérience anecdotique et moins que scientifique, même un PETG de couleur noire est un bon filament pour imprimer des objets fonctionnels en extérieur. Ils peuvent facilement durer des années avant d'échouer.

Cela dit, je ne le recommande toujours pas pour l'impression d'objets pour votre voiture. Dans les régions chaudes, la température de l'habitacle d'une voiture garée en plein soleil avec refroidissement peut atteindre 70 °C. Cela peut facilement déformer, déformer ou affaisser vos impressions PETG.

Si vous envisagez d'imprimer avec du PETG, je vous recommande de lire cet article que j'ai écrit sur les paramètres spécifiques à utiliser, et vous devriez également vous procurer ce filament PETG car il y en a des très bon marché qui s'impriment terriblement !

Le PLA résiste-t-il aux UV ?

Le PLA n'est en aucun cas un thermoplastique résistant aux UV. Il peut être endommagé de façon permanente s'il est exposé au soleil pendant une période prolongée.

Le PLA est fabriqué à partir de composés organiques obtenus à partir de plantes et est biodégradable et les rayons UV déclenchent des effets photochimiques dans la structure de ses molécules de polymère. Cela accélère le processus de dégradation et le PLA devient rapidement cassant et susceptible de se casser facilement. En résumé, comme mentionné précédemment, il n'est pas du tout recommandé d'imprimer des pièces fonctionnelles en PLA s'il y a un risque d'exposition aux UV.

La lumière du soleil va-t-elle avoir un impact sur l'apparence d'un objet imprimé en PLA ?

Le PLA convient parfaitement pour imprimer des modèles esthétiques. L'exposition aux rayons UV à des températures normales ne les déformera pas, ne les déformera pas et ne les affaissera pas, mais ne vous y trompez pas, ils deviendront cassants et faibles. Le seul problème est que l'effet photochimique déclenché par les rayons UV déclenche également la dégradation des pigments colorants. Cela signifie que la couleur des modèles PLA s'estompera assez rapidement lors de l'exposition à la lumière UV.

Les meilleurs filaments résistants aux UV pour l'impression 3D

Bien que nous ayons précédemment examiné les filaments les plus résistants à la chaleur et que cette section semble redondante, il est important de faire la distinction entre l'exposition à la lumière UV et la résistance à la chaleur. Bien qu'ils aient tendance à aller de pair lorsqu'il s'agit de plein air, ce n'est pas toujours le cas.

GEP

Le PETG dans sa forme la plus pure (sans colorants ni additifs) fonctionne correctement à l'extérieur et est plutôt résistant à l'exposition directe au soleil, même pendant de longues périodes. En remarque, il est également résistant aux produits chimiques corrosifs et à l'eau, ce qui en fait un thermoplastique compatible pour la plupart des cas d'utilisation en extérieur.

Pourquoi le PETG est-il plus performant que l'ABS et le PLA au soleil

En raison de sa surface lisse, le PETG est capable de simplement réfléchir la plupart des rayonnements qui atterrissent sur sa surface. Par conséquent, le rayonnement UV ne déclenche pas les réactions photochimiques qui peuvent le rendre cassant et décolorer.

Le PETG naturel est transparent. Cela signifie qu'il ne retient pas l'énergie thermique à l'intérieur de la structure polymère. Il est donc plus résistant à une augmentation de la température ambiante.

Contrairement à l'ABS, qui est rigide, la structure polymère du PETG est assez flexible, ce qui lui permet de se dilater et de se contracter. En conséquence, il se dilate et se contracte avec les changements de température, atténuant les effets négatifs de la variabilité climatique.

ASA (Acrylique Styrène Acrylonitrile)

L'ASA est un thermoplastique très léger qui a été développé comme alternative à l'ABS. C'est le meilleur choix pour imprimer des pièces fonctionnelles résistantes à la chaleur et aux UV, car il est également assez solide et a une résistance élevée aux chocs et à l'usure.

L'ASA est le filament le plus recommandé pour l'impression d'objets soumis à des conditions météorologiques difficiles et extrêmes. En raison de ses caractéristiques, il est déjà utilisé par les fabricants pour fabriquer des maisons de résistance aux intempéries extérieures pour l'éclairage LED et les lampes solaires. Les tableaux de bord des véhicules sont également généralement fabriqués à partir d'ASA.

Bien qu'il soit structurellement similaire à l'ABS, l'ASA est plus résistant aux intempéries et aux UV (d'un facteur 10).

L'inconvénient de l'ASA est qu'il est cher par rapport à ses alternatives. Ce thermoplastique est également difficile à imprimer avec une imprimante ordinaire, ce qui entraîne des échecs d'impression et un gaspillage de matériau.

Comment rendre le PLA plus résistant à la chaleur

En raison de la faible difficulté du processus et des bons résultats que nous pouvons obtenir, le recuit d'un objet en PLA est l'un des meilleurs moyens d'augmenter considérablement la résistance et la résistance à la chaleur des objets en PLA.

Par recuit d'un objet PLA, je veux dire le chauffer lentement jusqu'à 60°C (140°F) ou légèrement au-dessus, mais en dessous de 160°C (320°F). En d'autres termes, vous devez exposer ledit objet légèrement au-dessus de la température de transition vitreuse mais nettement en dessous de sa température de fusion. Je recommande d'exposer l'objet imprimé à cette température pendant environ 30 à 45 minutes.

Comment le recuit améliore-t-il la solidité et la résistance à la chaleur d'un objet imprimé en 3d ?

Le recuit permet aux pièces imprimées d'être plus solides et plus durables en augmentant le nombre de grandes structures cristallines dans le plastique, ce qui aide à redistribuer les contraintes et l'énergie thermique de manière plus uniforme.

Les plastiques au niveau microscopique semblent généralement désorganisés et amorphes. Ils sont susceptibles de provoquer un phénomène appelé "banding" lors de l'impression, c'est-à-dire lorsque le plastique refroidit rapidement dans certaines zones en formant de petits cristaux et lentement dans d'autres zones où de gros cristaux se forment. Le processus de recuit détend la structure de la pièce et la contrainte de moulage est ainsi réduite.

Le recuit facilite également le post-traitement et permet d'économiser du temps et de l'argent pour les processus de finition car il lisse également les surfaces de l'objet et remplit les trous manquants. Le recuit a tendance à rendre la pièce moulée par injection, ce qui est généralement considéré comme plus professionnel et de qualité industrielle.

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