Pokud jste někdy tiskli 3D modely určené pro venkovní použití, pravděpodobně jste si všimli velkých rozdílů ve výkonu a životnosti v závislosti na použitém filamentu. Abychom vám pomohli rozhodnout, kterou možnost zvolit pro různé venkovní podmínky, podívejme se dnes na toto téma podrobněji. Přejeme příjemné čtení!
Vlastnosti 3D filamentu pro venkovní použití
Je důležité pochopit, jaké vlastnosti by měly mít filamenty pro 3D tiskárny při venkovním použití, protože musí odolávat okolnímu prostředí způsobem, který se u modelů používaných v interiéru obvykle nevyžaduje. Níže uvádíme některé z nejdůležitějších vlastností.
Odolnost vůči povětrnostním vlivům
Celková odolnost vůči počasí ve vaší oblasti je jedním z nejdůležitějších faktorů. Pokud například žijete v oblasti s velkým množstvím slunečního záření, měl by být pro vaše 3D filamenty prioritou filament odolný vůči UV záření. Totéž platí pro odolnost vůči nízkým nebo vysokým teplotám, protože některé filamenty lépe zvládají chladné podmínky, zatímco jiné materiály jsou vhodnější pro vysoké teploty. Nakonec je třeba vzít v úvahu také vlhkost, vzdušnou vlhkost a voděodolnost.
Zvětrávání PLA při venkovním použití
Mechanické vlastnosti
V závislosti na tom, k čemu se váš 3D výtisk používá, může být také důležité zajistit, aby měl daný filament dostatečnou rázovou odolnost, odolnost proti oděru nebo dokonce dlouhodobou nosnost, pokud jej používáte k upevnění určitých předmětů, například jako držáky. To vám také pomůže zúžit výběr vhodných filamentů.
Chemická stabilita
A nakonec je v některých venkovních prostředích zásadní zohlednit odolnost proti korozi a oxidaci, zejména pokud žijete v blízkosti oceánu, kde mohou vlhkost, sůl a znečišťující látky z moře váš model postupně degradovat, nebo v náročnějších prostředích, kde může kvalita vzduchu a UV záření způsobit oxidaci modelů dříve, než byste očekávali.
Porovnání filamentů vhodných pro venkovní použití
Níže uvádíme přehled hlavních vlastností pěti následujících filamentů: ASA, PETG, PC, Nylon a TPU. Součástí jsou také doporučené oblasti použití těchto materiálů.
| Vlastnost | ASA | PETG | PC | Nylon | TPU |
| Odolnost vůči UV záření | Vynikající | Dobrá | Střední | Nízká | Střední |
| Teplotní odolnost | Vysoká (80–100 °C) | Střední (70–85 °C) | Velmi vysoká (110–135 °C) | Střední (80–100 °C) | Střední (50–80 °C) |
| Odolnost vůči vodě | Dobrá | Vynikající | Dobrá | Nízká (absorbuje vodu) | Vynikající |
| Rázová odolnost | Vysoká | Střední | Velmi vysoká | Vysoká | Velmi vysoká (flexibilní) |
| Odolnost proti oděru | Dobrá | Střední | Vynikající | Dobrá | Vynikající |
| Nosnost | Dobrá | Střední | Vynikající (tuhý) | Dobrá (flexibilní) | Nízká (příliš měkký) |
| Chemická stabilita | Vynikající (odolává korozi) | Dobrá (odolává vlhkosti) | Vynikající (odolává olejům a chemikáliím) | Střední (absorbuje vlhkost) | Dobrá (odolává olejům a rozpouštědlům) |
| Nejvhodnější použití | Venkovní značení, automobilové díly, upevňovací prvky | Voděodolné nádoby, zahradní nářadí | Vysoce pevné konstrukční díly, přilby | Funkční ozubená kola, panty | Těsnění, těsnicí kroužky, flexibilní díly |
ASA filament
Jak můžete vidět v tabulce výše, ASA filament je obecně nejlepším filamentem pro venkovní použití, protože dobře funguje ve většině situací. ASA se chová stabilněji v extrémních klimatických podmínkách. Má vynikající odolnost vůči UV záření a ani po dlouhodobém vystavení slunečnímu světlu není náchylný k blednutí nebo křehnutí. Má také dobrou odolnost vůči vodě a vynikající chemickou odolnost.
Jeho tisk je však poměrně náročný a vyžaduje vyhřívanou podložku a uzavřenou tiskovou komoru. Má také sklon k deformaci okrajů. Cena ASA filamentu je navíc relativně vysoká, přibližně 30 USD/kg.
PETG filament
Další možností je PETG filament pro 3D tiskárny, který není tak odolný vůči vysokým teplotám, ale je velmi vhodný pro kontakt s vodou. Díky tomu představuje dobrou volbu v oblastech, kde často prší, stejně jako pro zahradní použití, například květináče nebo podobné výrobky. Odolnost PETG vůči UV záření je také poměrně dobrá, ale o něco horší než u ASA. Pokud váš rozpočet nestačí na ASA nebo pokud váš výtisk nebude používán v extrémním počasí, PETG bude cenově výhodnější volbou. Nároky PETG na zkušenosti s tiskem jsou navíc nižší než u ASA.
Geeetech PETG filament pro 3D tiskárny
PC filament
Nejvýkonnějším materiálem z hlediska odolnosti vůči vysokým teplotám je polykarbonátový filament a v určitých situacích může být rozhodujícím faktorem. Obecně tento vysokoteplotní filament pro 3D tiskárny velmi dobře odolává také většině dalších vlivů a je vynikající volbou pro širokou škálu projektů.
Nylon filament
Nylon filament může být skvělou volbou pro funkční díly, které nejsou přímo vystaveny vodě, protože absorpce vody je v mnoha případech hlavní nevýhodou Nylonu. Zároveň je považován za poměrně dobře tepelně odolný filament pro 3D tiskárny, takže jej lze použít v celé řadě aplikací. Na trhu jsou také vyztužené varianty Nylonu, které často volí uživatelé zaměření na venkovní použití.
TPU filament
A nakonec TPU filament má poměrně nízkou teplotní odolnost a není příliš vhodný ani pro nosné projekty. I spodní hranice 50 °C je však ve většině částí světa pro venkovní použití více než dostačující a rázová odolnost TPU filamentů je nejlepší ze všech filamentů, které jsme zde představili. Díky tomu je vhodný pro díly nebo předměty, které potřebují vyšší odolnost proti nárazu, a také pro některé flexibilní součásti, například těsnicí kroužky venkovních lahví na vodu a zahradních kohoutků, které nelze vytisknout z ASA, PETG ani jiných pevných filamentů pro 3D tiskárny.
TPU těsnicí kroužky
Jak zlepšit venkovní odolnost výtisků?
Nyní, když jsme rozdělili vlastnosti různých filamentů pro venkovní 3D tisk podle hlavních faktorů ovlivňujících jejich životnost, stojí za zmínku, že odolnost lze dále zvýšit také následným zpracováním nebo vhodným návrhem modelu.
Následné zpracování
Jakmile je váš model vytištěný, můžete jeho odolnost dále zlepšit aplikací ochranného nátěru proti UV záření. Tím ještě více zvýšíte odolnost vůči slunečnímu záření a omezíte rychlou ztrátu pevnosti nebo blednutí. Obecně lze tuto metodu použít na všechny typy materiálů, ale každý filament může vyžadovat jiný produkt, proto si ověřte, co je vhodné například pro ASA nebo TPU.
Totéž platí pro voděodolné povlaky, které mohou snížit absorpci vody modelem, i když v extrémních podmínkách může být nutné povlak znovu nanést. Výtisky můžete také chemicky vyhladit, abyste utěsnili linie vrstev a zároveň omezili pronikání vlhkosti, čímž prodloužíte životnost modelů.
Optimalizace návrhu
Bez ohledu na to, jaký filament používáte ve své 3D tiskárně, můžete model vždy navrhnout s větším množstvím materiálu, abyste zvýšili jeho pevnost. Můžete například zesílit stěny, čímž získáte vyšší pevnost a odolnost a model se nebude tak snadno degradovat, protože dodatečné vrstvy se budou přirozeně opotřebovávat pomaleji.
Měli byste také zvážit, jak zabránit konstrukcím, ve kterých se může hromadit voda. Některé návrhy mohou vytvářet kapsy, ve kterých se voda zachytí a zůstane stát, proto své modely navrhujte podle prostředí, ve kterém budou používány, abyste je optimalizovali a prodloužili jejich životnost.
Konstrukce zachycující vodu vs. konstrukce s odvodněním
Závěr
Celkově máme k dispozici mnoho skvělých možností pro tisk 3D modelů určených pro venkovní použití, které mohou vydržet dlouhou dobu a zároveň si zachovat svou konstrukční pevnost i pěkný povrch. Pokud věnujete trochu více času plánování, zvolíte nejlepší možný filament, v případě potřeby provedete následné zpracování a přizpůsobíte návrh prostředí, mohou vaše modely bez problémů vydržet celé roky. Doufáme, že se vám článek líbil a že jste se dozvěděli něco nového. Děkujeme za přečtení!