¿Cuánto tiempo tolera la impresión 3D metalizada la exposición al sol?

La impresión 3D con recubrimiento metálico ha cambiado el panorama de la fabricación aditiva en cuanto a estética, durabilidad y versatilidad. Sin embargo, una pregunta muy relevante se queda fuera: ¿cómo sobreviven estas impresiones a una larga prueba de experimento de exposición al sol? La radiación ultravioleta combinada con la cantidad de calor que la acompaña resulta ser todo un problema tanto para la capa metálica como para el sustrato de base plástica.

Este trabajo explora la capacidad de rendimiento de las muestras impresas en 3D con revestimiento metálico frente al calor de los rayos UV y las condiciones de humedad ambiental. También discutiremos las mejores prácticas para mejorar su rendimiento y exploraremos soluciones alternativas para aplicaciones en exteriores. Al final, usted estará bien equipado con una comprensión completa de si Impresión en 3D se adaptan a sus proyectos específicos de exterior.

La ciencia de la impresión 3D con recubrimiento metálico

El metalizado es un proceso mediante el cual se aplica una capa de metal a una impresión 3D metalizada, que puede estar hecha de plástico o resina. El proceso da como resultado una impresión fuerte y resistente a las arrugas que se presenta estéticamente. Sin embargo, depende mucho de la interacción de la capa metálica con el sustrato subyacente en lo que se refiere al comportamiento de tensión ambiental del objeto impreso. Aunque los efectos perjudiciales provocados por la degradación UV, la distorsión térmica y la absorción de humedad sigan influyendo en el sustrato de plástico debido a la capa metálica que lo protege, estos factores contribuyen con el tiempo a una degradación de la integridad estructural del producto de las piezas impresas en 3D. Interacción de los materiales bajo la luz solar.

Resistencia a los rayos UV de las impresiones 3D con recubrimiento metálico

Dado que los metales también son resistentes a los rayos UV, podría evitarse la degradación de la superficie de forma inmediata. Sin embargo, por debajo, el sustrato de polímero puede resultar dañado por los UV. Su exposición durante bastante tiempo provoca la rotura del polímero, que acaba agrietándose y decolorándose, además de volverse quebradizo. Esto puede afectar a la adherencia de la película metálica al revestimiento.

Debido a este hecho, los fabricantes tienden a producir plásticos estables a los rayos UV o a utilizar otro tipo de revestimientos con resistencia a los rayos UV que pueden mejorar la vida útil de la impresión 3D con revestimiento metálico, especialmente en los casos en los que la exposición a los rayos UV es mayor, como en condiciones de sol cálido o incluso a mayor altitud. Inspecciones periódicas de la Piezas para impresoras 3D y la reposición de los revestimientos protectores también mejorarán su vida útil.

Expansión térmica y resistencia al calor

Cuando las impresoras 3D metálicas vuelven a experimentar la luz del sol, se ven sometidas a calor, lo que puede crear tensiones térmicas. En cambio, los plásticos son más propensos al calor que los metales. Por otro lado, una exposición prolongada al calor ablandará, deformará o expandirá los plásticos. Dado que la expansión térmica entre el metal y el sustrato son disímiles, se produce la delaminación de la capa metálica del plástico. La deslaminación llega a ser grande si el material se ve sometido a entornos térmicos elevados o a campos de temperatura de disolución. La introducción de sistemas poliméricos de estructura térmica estable y diseños compatibles relacionados elimina algunas de esas probables posibilidades. Las adiciones introductorias también que actúan como una ventana junto con el agotamiento de los niveles de calor reducen considerablemente las tensiones de tracción afectadas dentro de los térmicos.

Escenario medioambiental con corrosión

En condiciones climáticas exteriores, la impresión en 3D con revestimiento metálico sufre algunos factores severos. La corrosión de la capa metálica puede producirse debido a la humedad, la lluvia y la contaminación del aire; los cambios de temperatura aumentan el desgaste. Los revestimientos protectores para evitar que el metal se oxide y se corroa también se fabrican con lacas transparentes o anodización. Es aconsejable aplicar los metales como el acero inoxidable y el titanio en el exterior ya que poseen cierta resistencia intrínseca a la corrosión. Otros factores ambientales como el viento y el polvo tienden a desgastar la superficie de las impresiones con el paso del tiempo. Sin embargo, para la resistencia estructural y la belleza estética de impresiones 3D metalizadas, la limpieza, los revestimientos protectores y otros trabajos rutinarios de mantenimiento se convierten en una necesidad.

Aplicaciones de las impresiones 3D con revestimiento metálico en entornos exteriores

Las impresiones 3D chapadas en metal se utilizan en diversas aplicaciones exteriores. Las aplicaciones incluyen usos ornamentales como estatuas y otros adornos o incluso componentes arquitectónicos y de ingeniería. Su superficie con base metálica crea un acabado de línea superior. El hecho de que el sustrato sea el modelo imprimible en 3D hace posible un diseño flexible e incluso relativamente barato. Una vez más, un modelo de este tipo depende de un contexto; algunos productos impresos podrían funcionar sólo para exposiciones leves a la luz del día. En cualquier caso, una instalación bien podría estar expuesta a pleno ultravioleta y a temperaturas fluctuantes con una aplicación adecuada, lo que exigiría componentes más resistentes combinados con un revestimiento protector adecuado en entornos más extremos. Dependiendo de las condiciones ambientales y de las necesidades funcionales de cada aplicación, podría estar justificada una selección inteligente del material e incluso técnicas de postprocesado posteriores.

Métodos para prolongar la duración de la impresión 3D con revestimiento metálico

En exposiciones al aire libre, la vida útil de la impresión 3D con revestimiento metálico podría prolongarse mediante varias estrategias. Estas podrían incluir el uso de materiales de base resistentes a los rayos UV y al calor, una aplicación uniforme del revestimiento metálico y la aplicación de un mayor número de capas para obtener la máxima protección. Otro factor incluiría consideraciones de diseño que den lugar a bordes redondeados para eliminar los puntos de tensión agudos y proporcionar un mayor refuerzo en las zonas de alta carga.

En las aplicaciones en las que estas impresiones se utilizan en condiciones extremas, su almacenamiento en interiores durante los periodos de inactividad y un mantenimiento frecuente podrían ayudarlas a prevenir el desgaste en una fase más temprana. Algunas técnicas avanzadas de revestimiento, como la galvanoplastia con metales resistentes a la corrosión, añaden una capa más de protección al hacer que las impresión 3D multimaterial resistentes a los factores de estrés medioambiental.

Algunos de los problemas más comunes con las impresiones 3D metalizadas expuestas a la luz solar son

Aunque las impresiones 3D metalizadas tienen una serie de características beneficiosas, se degradan con el tiempo tras su exposición al sol. Entre los problemas más frecuentes se encuentran la degradación del sustrato relacionada con los rayos UV y el alabeo y la delaminación inducidos por el calor. Además, durante largos periodos de exposición, el sol puede hacer que el acabado metálico de la impresión en 3D se decolore o se empañe, lo que podría reducir su valor. Las señales de advertencia temprana de este problema permiten tomar medidas correctivas adicionales, como volver a chapar o reforzar el material del sustrato. Algunos de estos factores se están paliando gracias a los avances en la ciencia de los materiales, como las resinas estables a los rayos UV y los compuestos híbridos, lo que hace que impresión 3D a gran escala más fiable para su uso en exteriores.

Alternativas a las impresiones 3D metálicas para exteriores

Para aplicaciones exigentes en exteriores, las alternativas a la impresión 3D totalmente metálica pueden ser más adecuadas. Las impresiones 3D totalmente metálicas, que se procesan mediante DMLS y procesos similares, son las más resistentes, con una resistencia mucho mayor a los factores ambientales. Otras alternativas podrían ser los plásticos resistentes a los rayos UV y los compuestos reforzados con fibras que dan excelentes resistencia y durabilidad a un coste significativamente inferior en comparación con las piezas totalmente metálicas. La selección del material dependerá de varios factores como los requisitos de capacidad de carga, las condiciones de exposición y la preferencia estética. De este modo, estas opciones pueden exigir una mayor inversión en las fases iniciales, pero suelen ofrecer un alto rendimiento en entornos difíciles .

Conclusión

La impresión 3D chapada en metal encuentra perfectamente el equilibrio entre estética y funcionalidad. Por ello, son las más adecuadas para su uso en exteriores. Sin embargo, depende bastante de muchos factores, como las propiedades del sustrato, la calidad del recubrimiento metálico y las condiciones ambientales. Los usuarios pueden conseguir que sus impresiones sean mucho más duraderas y longevas si cuentan con los materiales más adecuados, ofrecen medidas de protección y un mantenimiento frecuente.

Independientemente de si el producto se utiliza con fines estéticos o prácticos, el conocimiento de las limitaciones y los puntos fuertes de Tecnología de impresión 3D permitirá obtener lo que se desea del producto. A medida que la fabricación aditiva crece y avanza, también lo harán los materiales y procesos utilizados en estas nuevas e innovadoras impresiones.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es el mejor método de protección contra los daños causados por los rayos UV para las impresiones 3D metalizadas?

La degradación debida a los rayos UV puede restringirse y la vida útil de la impresión puede prolongarse con capas transparentes resistentes a los rayos UV o utilizando materiales base estabilizados a los rayos UV.

¿Son las impresiones 3D metalizadas resistentes a la intemperie?

Aunque resisten a la intemperie habitual, las condiciones meteorológicas intensas, por ejemplo, las altas temperaturas, las fuertes lluvias o los rayos UV, pueden requerir un revestimiento protector o un soporte material suplementario.

¿Cómo puedo proteger mi impresión 3D metálica del óxido y la corrosión?

Mediante la utilización de materiales como el acero inoxidable, que se acoplan con selladores, se reducirá drásticamente la capacidad de oxidación y corrosión, especialmente incluso en lugares considerados bastante húmedos y costeros.