Hoe lang kan metaal-geplateerd 3D drukwerk blootstelling aan de zon verdragen?

Metaal-geplateerd 3D printen heeft het landschap van additive manufacturing veranderd op het gebied van esthetiek, duurzaamheid en veelzijdigheid. Daar staat echter één zeer relevante vraag tegenover: hoe overleven deze prints een lange test van experiment met blootstelling aan de zon? Die UV-straling in combinatie met de daarmee gepaard gaande hoeveelheid warmte blijkt een behoorlijk probleem te zijn voor zowel de metaallaag als het op kunststof gebaseerde substraat.

Dit werk onderzoekt de prestaties van de 3D-geprinte 3D-printmonsters met metaal tegen de hitte van UV-stralen en de vochtige omgeving. We zullen ook best practices bespreken om hun prestaties te verbeteren en alternatieve oplossingen voor buitentoepassingen onderzoeken. Aan het eind zult u goed uitgerust zijn met een volledig begrip van of 3D afdrukken geschikt zijn voor uw specifieke buitenprojecten.

De wetenschap van metaal-geplateerd 3D printen

Metalen beplating is een proces waarbij een metaallaag wordt aangebracht op een 3D-print, die gemaakt kan zijn van kunststof of hars. De verwerking resulteert in een sterke en kreukherstellende afdruk die er esthetisch uitziet. Er hangt echter veel af van de interactie van de metaallaag met het onderliggende substraat als het gaat om het spanningsgedrag van het geprinte object. Hoewel de schadelijke effecten van UV-degradatie, warmtevervorming en vochtabsorptie nog steeds van invloed zijn op het kunststofsubstraat vanwege de metaallaag die het afschermt, dragen deze factoren na verloop van tijd bij aan een verslechtering van de structurele integriteit van het 3D-geprinte onderdelenproduct. Interactie van de materialen onder zonlicht.

UV-bestendigheid van metaal-geplateerde 3D prints

Aangezien de metalen ook UV-bestendig zijn, kan aantasting van het oppervlak op de onmiddellijke basis vermeden worden. Aan de onderkant kan het polymeer substraat echter beschadigd raken door UV. De blootstelling gedurende langere tijd veroorzaakt breuk in het polymeer, dat uiteindelijk barsten en verkleuring veroorzaakt en ook bros wordt. Dit kan van invloed zijn op de hechting van de metaallaag aan de plating.

Daarom zijn fabrikanten geneigd om UV-stabiele kunststoffen te produceren of andere soorten coatings met UV-bestendigheid te gebruiken die de bruikbare levensduur van het met metaal bedekte 3D printen kunnen verbeteren, vooral in gevallen waar de blootstelling aan UV groter is, zoals in warme zonnige omstandigheden of zelfs op grotere hoogten. Periodieke inspecties van de 3D printer onderdelen en het aanvullen van beschermende coatings zal ook hun houdbaarheid verbeteren.

Thermische uitzetting en hittebestendigheid

Wanneer de metalen 3D printen weer zonlicht ervaren, worden ze blootgesteld aan hitte, wat thermische stress kan veroorzaken. Kunststoffen zijn daarentegen gevoeliger voor hitte dan metalen. Aan de andere kant zal langdurige blootstelling aan hitte kunststoffen zachter maken, vervormen of uitzetten. Omdat de thermische uitzetting tussen het metaal en het substraat niet gelijk is, ontstaat delaminatie van de metaallaag van de kunststof. De delaminatie wordt groot als het materiaal wordt blootgesteld aan hoge thermische omgevingen of oplossende temperatuurvelden. Het introduceren van polymere systemen met een stabiele thermische structuur en bijbehorende compatibele ontwerpen elimineert enkele van deze waarschijnlijke kansen. Inleidende toevoegingen die fungeren als een venster, samen met de uitputting van warmteniveaus, verminderen de trekspanningen binnen thermische systemen aanzienlijk.

Omgevingsscenario met corrosie

Metallisch 3D printen ondergaat onder externe klimatologische omstandigheden enkele ernstige factoren. Corrosie van de metaallaag kan optreden door vochtigheid, regen en luchtvervuiling; temperatuurschommelingen versterken de slijtage. Beschermende coatings om metaal te beschermen tegen roest en corrosie worden ook gemaakt van blanke lakken of anodisatie. Het is raadzaam om metalen zoals roestvrij staal en titanium aan de buitenkant aan te brengen omdat deze een zekere intrinsieke weerstand tegen corrosie bezitten. Andere omgevingsfactoren zoals wind en stof hebben de neiging om het oppervlak van de afdrukken na verloop van tijd weg te slijten. Voor de structurele sterkte en esthetische schoonheid van Metalen 3D printsreiniging, beschermende coatings en ander routineonderhoud een must worden.

Toepassingen van metaal-geplateerde 3D prints in buitenomgevingen

Gemetalliseerd 3D printen wordt in verschillende buitentoepassingen gebruikt. Toepassingen zijn onder andere siertoepassingen zoals standbeelden en andere ornamenten of zelfs architecturale en technische onderdelen. Het op metaal gebaseerde oppervlak zorgt voor een hoogwaardige afwerking. Het substraat dat het 3D printbare model is, maakt flexibele en zelfs relatief goedkope ontwerpen mogelijk. Nogmaals, zo'n model is afhankelijk van de context; sommige geprinte producten zouden alleen kunnen functioneren bij lichte blootstelling aan daglicht. In elk geval kan een installatie met de juiste toepassing worden blootgesteld aan volledig ultraviolet licht en schommelende temperaturen, waarbij sterkere onderdelen nodig zijn in combinatie met de juiste beschermende coating in extremere omgevingen. Afhankelijk van de omgevingsomstandigheden en de functionele behoeften van elke toepassing kunnen intelligente materiaalselectie en zelfs latere nabewerkingstechnieken gerechtvaardigd zijn.

Methoden voor het verlengen van de levensduur van 3D printen met metaalcoating

Bij blootstelling aan de buitenlucht kan de levensduur van 3D printen met metaal door verschillende strategieën worden verlengd. Denk hierbij aan het gebruik van basismaterialen die bestand zijn tegen UV en hitte, het gelijkmatig aanbrengen van de metalen coating en het aanbrengen van een groter aantal lagen voor maximale bescherming. Een andere factor zou ontwerpoverwegingen kunnen zijn die resulteren in afgeronde randen om scherpe spanningspunten te elimineren en verdere versterking te bieden op plaatsen met een hoge belasting.

In dergelijke toepassingen waar deze afdrukken onder extreme omstandigheden worden gebruikt, kan het binnenshuis bewaren ervan tijdens niet-gebruikstijden en regelmatig onderhoud helpen om slijtage in een eerder stadium te voorkomen. Sommige geavanceerde platingtechnieken, zoals galvaniseren met corrosiebestendige metalen, voegen nog een extra beschermingslaag toe om de multimateriaal 3D printen bestand tegen milieustressoren.

Enkele van de meest voorkomende problemen met 3D prints met metaal die aan zonlicht worden blootgesteld, zijn

Hoewel 3D prints met metaal een aantal gunstige eigenschappen hebben, degraderen ze na verloop van tijd na blootstelling aan de zon. Tot de meest voorkomende problemen behoren UV-gerelateerde degradatie van het substraat en thermisch geïnduceerde vervorming en delaminatie. Bovendien kan de zon er bij langdurige blootstelling voor zorgen dat de metalen afwerking van de 3D print vervaagt of aanslag vertoont, waardoor de waarde ervan kan dalen. Vroegtijdige waarschuwingssignalen voor dit probleem maken aanvullende corrigerende maatregelen mogelijk, zoals het opnieuw bekleden of versterken van het substraatmateriaal. Sommige van deze factoren worden verlicht door vooruitgang in de materiaalwetenschap, zoals UV-stabiele harsen en hybride composieten, waardoor grootschalig 3D printen betrouwbaarder voor gebruik buitenshuis.

Alternatieven voor metaal-geplateerde 3D Prints voor buitengebruik

Voor veeleisende buitentoepassingen kunnen alternatieven voor 3D printen met metaal geschikter zijn. Volledig metalen 3D prints, die verwerkt worden via DMLS en soortgelijke processen, zijn het sterkst en veel beter bestand tegen omgevingsfactoren. Andere alternatieven zijn UV-bestendige kunststoffen en vezelversterkte composieten die een uitstekende sterkte en duurzaamheid tegen aanzienlijk lagere kosten in vergelijking met volledig metalen onderdelen. De materiaalselectie hangt af van verschillende factoren, zoals de vereisten voor belastbaarheid, blootstellingsomstandigheden en esthetische voorkeur. Zo kunnen deze opties in het beginstadium meer investeringen vereisen, maar bieden ze doorgaans hoge prestaties in zware omgevingen.

Conclusie

De gemetalliseerde 3D afdrukken vinden perfect de balans tussen esthetiek en functionaliteit. Ze zijn dus het meest geschikt voor gebruik buitenshuis. Dit is echter afhankelijk van veel factoren, zoals de eigenschappen van het substraat, de kwaliteit van de metaalcoating en de omgevingsomstandigheden. Gebruikers kunnen hun prints veel langer en duurzamer maken als ze de meest geschikte materialen gebruiken, beschermende maatregelen nemen en regelmatig onderhoud plegen.

Ongeacht of het product voor esthetische of praktische doeleinden wordt gebruikt, de kennis van de beperkingen en sterke punten van 3D printtechnologie zal men in staat zijn om uit het product te halen wat men wil. Naarmate additive manufacturing groeit en vordert, zullen ook de materialen en processen die in deze nieuwe en innovatieve prints worden gebruikt, toenemen.

FAQs

Wat is de beste beschermingsmethode tegen UV-schade voor 3D-prints met metaal?

De degradatie door UV kan worden beperkt en de levensduur van de afdruk kan worden verlengd door UV-bestendige blanke lagen te gebruiken of door UV-gestabiliseerde basismaterialen te gebruiken.

Zijn metalen 3D prints weerbestendig?

Hoewel ze bestand zijn tegen normale weersomstandigheden buiten, kan intens weer, bijvoorbeeld hoge temperaturen, zware regenval of UV, extra beschermende bekleding of materiaalondersteuning vereisen.

Hoe kan ik mijn 3D drukwerk met metaal beschermen tegen roest en corrosie?

Door gebruik te maken van materialen zoals roestvrij staal en deze te combineren met afdichtmiddelen, vermindert u de kans op roest en corrosie aanzienlijk, vooral op plaatsen die zelfs als vrij vochtig worden beschouwd en aan de kust liggen.