Impressão 3D em Baixas Temperaturas: Qual Material Sobrevive Melhor?

A impressão 3D já se consolidou como uma das tecnologias mais versáteis e inovadoras para fabricação de peças personalizadas, protótipos e até produtos finais. Mas o que acontece quando essas peças precisam enfrentar ambientes frios, como geladeiras ou o inverno rigoroso de algumas regiões? No artigo de hoje, vamos explorar como os principais materiais utilizados na impressão 3D se comportam em temperaturas abaixo de zero e qual é o melhor filamento para essas condições extremas.

Como os Materiais Plásticos Reagem ao Frio?

Sabemos que os plásticos têm comportamentos específicos em altas temperaturas, mas o impacto do frio é menos discutido. Materiais como PLA, ABS, PETG, Nylon e Policarbonato são amplamente utilizados na impressão 3D, mas será que todos eles têm a mesma durabilidade e resistência quando expostos ao frio?

Inspirados nos testes realizados pelos canais CNC Kitchen, Mike in the Woods e Ricky Impey, decidimos investigar como esses materiais reagem ao frio extremo, e os resultados foram surpreendentes!

Testando Impressões 3D a -20°C

No canal CNC Kitchen, o Stefan realizou testes em cinco materiais: PLA, ABS, PETG, Nylon e Policarbonato. Para isso, ele imprimiu amostras em formato de ganchos para testar a resistência estática e peças entalhadas para avaliar a resistência ao impacto. Esses testes foram realizados em temperatura ambiente (em torno de 20°C) e depois a -20°C, simulando condições reais de uso em ambientes frios, como dentro de uma geladeira ou ao ar livre no inverno.

Resultado dos Testes de Resistência Estática

O resultado mais surpreendente dos testes foi que todos os materiais suportaram mais peso a -20°C do que em temperatura ambiente! Veja abaixo o desempenho dos materiais:

• PLA: Suportou 100kg a -20°C, contra 84kg a 20°C.
• Policarbonato (PCMAX): Suportou 91kg a -20°C, contra 82kg a 20°C.
• PETG: Suportou 85kg a -20°C, contra 71kg a 20°C.
• Nylon (PA12): Suportou 83kg a -20°C, contra 79kg a 20°C.
• ABS: Suportou 80kg a -20°C, um aumento de quase 20% em relação ao teste a 20°C.

Esse aumento na resistência estática pode parecer contraintuitivo, mas há uma explicação simples: conforme os materiais ficam mais frios, sua ductilidade diminui, ou seja, eles ficam mais rígidos e, muitas vezes, mais resistentes a cargas estáticas. No entanto, isso também significa que eles se tornam mais frágeis.

Testes de Resistência ao Impacto

Quando falamos de resistência ao impacto, os resultados foram diferentes. Materiais como o Policarbonato, que é super forte em temperatura ambiente, absorveu menos energia quando resfriado. Isso significa que ele se torna mais propenso a quebrar em situações de impacto, como uma queda ou colisão.

Aqui está o desempenho dos materiais no teste de impacto:

• Policarbonato (PCMAX): Absorveu 71% da energia do martelo de impacto a 20°C, mas apenas 35% a -20°C.
• Nylon (PA12): Caiu de 36% a 20°C para 25% a -20°C.
• ABS: Permaneceu estável, caindo de 30% a 20°C para 28% a -20°C.
• PETG: Continuou surpreendendo com uma leve queda, de 21% a 20°C para 18% a -20°C.
• PLA: Mantém seu desempenho fraco em resistência ao impacto, absorvendo apenas 6% da energia do martelo de impacto.

Esses resultados mostram que, embora os materiais fiquem mais fortes em termos de resistência estática no frio, sua capacidade de absorver impactos diminui drasticamente. Isso é particularmente importante para peças que precisam suportar forças de colisão, como ferramentas ou componentes de uso externo.

Impressão 3D em Ambientes Frios: O Que Você Precisa Saber

Agora que sabemos como os materiais impressos em 3D se comportam no frio, vamos falar sobre como a própria impressão 3D é afetada por temperaturas baixas. O Ricky Impey fez uma série de testes com sua Ender 3 V2 em uma garagem a 6°C, um ambiente consideravelmente frio. Ele descobriu que um dos maiores desafios é a aderência da primeira camada, essencial para uma impressão bem-sucedida.

Aqui estão algumas dicas que ele compartilhou:

• Aumente a temperatura da cama: Para garantir uma boa adesão, ele aumentou a temperatura da cama de 60°C para 70°C. Mesmo assim, a impressão só teve sucesso após aplicar uma leve camada de cola PVA na superfície da cama.
• Aqueça a área ao redor da impressora: Usar um secador de cabelo ou uma pistola de ar quente pode ajudar a acelerar o aquecimento da hotend e da cama de impressão. Isso evita erros de aquecimento e diminui o tempo de espera para iniciar a impressão.

O Mike in the Woods também fez suas próprias experiências com impressões 3D em ambientes externos, onde as temperaturas frequentemente caem abaixo de zero. Ele descobriu que materiais como Nylon e ASA são excelentes escolhas para aplicações em áreas frias, devido à sua resistência a condições externas. No entanto, mesmo o PLA pode ser utilizado, desde que o design da peça leve em consideração as possíveis fraquezas e tensões.

Qual Material Sobrevive Melhor em Baixas Temperaturas?

Com base nos testes e experiências compartilhadas por esses criadores, podemos dizer que os melhores materiais para impressão 3D em baixas temperaturas são o Nylon e o ASA, ambos conhecidos por sua durabilidade em ambientes externos. No entanto, o PETG se mostrou uma excelente surpresa, com um desempenho sólido em termos de resistência estática e uma leve queda na resistência ao impacto, tornando-o uma escolha viável para muitos projetos.

Recomendações de Filamentos:

1. Nylon (PA12): Altamente recomendado para aplicações externas e ambientes frios.
2. ASA: Alternativa resistente a intempéries e UV, ideal para peças expostas ao clima.
3. PETG: Excelente resistência ao frio, com boa flexibilidade e durabilidade.
4. ABS: Boa resistência, mas com menor flexibilidade em temperaturas muito baixas.
5. PLA: Pode ser utilizado para projetos simples, mas é frágil e quebra facilmente em situações de impacto no frio.

Peças 3D no calor

Agora, se você quer saber também sobre como os modelos 3d se comportam no calor, também preparamos um artigo sobre impressão 3d e as altas temperaturas.

Conclusão

Se você está planejando usar impressões 3D em ambientes frios, escolher o material certo é crucial para garantir a durabilidade e a funcionalidade das suas peças. Embora alguns materiais, como o PLA, possam suportar mais peso no frio, eles ficam extremamente frágeis e propensos a quebrar sob impacto. Por outro lado, materiais como Nylon e PETG oferecem um equilíbrio entre resistência e flexibilidade, tornando-os ideais para aplicações que exigem durabilidade em baixas temperaturas.

Agora que você sabe qual material sobrevive melhor ao frio, que tal compartilhar suas experiências? Já testou algum desses materiais em condições congelantes? Deixe seu comentário abaixo e não se esqueça de conferir nossos outros artigos sobre impressão 3D em condições extremas!

Perguntas Frequentes