Resistencia al Calor del PLA Explicada: Comparativa con ABS, ASA, PETG y Otros Materiales

Al imprimir en 3D, siempre debemos considerar el uso final y la ubicación de nuestra pieza. Esto nos ahorrará muchas horas de impresión, material desperdiciado y sorpresas desagradables inesperadas.

Una de las cosas más importantes a considerar es la temperatura a la que estará expuesta la pieza. Dado que el PLA es el termoplástico más popular en impresión 3D, no sorprende que nos interese saber si el PLA es resistente al calor o no.

No se recomienda usar PLA para imprimir modelos que vayan a estar expuestos a temperaturas superiores a 60°C (149°F) durante periodos prolongados, ya que esta es su temperatura de transición vítrea y empezará a deformarse al alcanzarla, por lo que no es un termoplástico adecuado para este tipo de entorno. En su lugar se deberían usar ABS, Policarbonato o PETG.

Dicho esto, si el PLA es la única opción disponible, es posible aumentar su resistencia mediante recocido (annealing) del objeto.

¿Se derrite el PLA al sol?

La temperatura de fusión del PLA está alrededor de 160°C a 180°C, lo que significa que nunca se derretirá al sol, vivas donde vivas. No obstante, el PLA es menos resistente al calor que otros filamentos como ABS, PET o PETG, y generalmente no se recomienda para usos que requieran exposición prolongada a la intemperie y al sol.

En resumen, como regla general: nunca uses PLA para imprimir piezas funcionales u objetos para uso exterior. Si no te gusta el ABS, usa PET o PETG para estos dos casos.

Como mencioné antes, dependiendo de las materias primas, aditivos, colores y proceso de fabricación que use una marca para hacer un filamento PLA, su punto de fusión puede estar entre 160-180°C. Incluso en un día de verano extremadamente caluroso, nunca llega cerca de 160°C. Así que la respuesta es: NO, el PLA no se derrite al sol. Aunque no se derrita, se volverá frágil y perderá su resistencia a la tracción y al impacto.

Además, dado que la temperatura de transición vítrea (Tg) del PLA es solo 60°C-65°C, tus impresiones de PLA también tenderán a deformarse, doblarse, retorcerse, hacer warping y hundirse en pocas horas si las dejas al sol en un día caluroso.

Si vives en una región que no suele tener temperaturas extremadamente calurosas, podrías pensar que lo anterior no se aplica a tu caso. Aunque puedas tener razón, ten en cuenta que bastan unos pocos días al año para deformar, doblar y arruinar la integridad estructural de tu impresión 3D.

Otra cosa a considerar al imprimir un objeto expuesto a la luz solar es su color. Como los objetos oscuros absorben la luz UV y la energía más eficientemente, tienden a calentarse más rápido (y más) que los objetos blancos. Aunque la recomendación general sigue siendo evitar PLA para este propósito, elige colores claros si no tienes otras opciones.

¿Se derrite el PLA dentro de un coche?

Incluso si la temperatura ambiente es solo 35-40°C, será suficiente para deformar, hacer warping o hundir objetos de PLA. Si tienes un termómetro digital, podrás verificar que un coche aparcado al sol directo tendrá una temperatura interior de unos 10°C-20°C más que la exterior. Esto se debe principalmente al efecto invernadero en el habitáculo y al color de la carrocería e interior.

Los objetos colocados en el salpicadero serán los más propensos a deformación y warping en un día caluroso, pero poner un objeto en el asiento trasero o el maletero no garantiza que conserve su forma y propiedades estructurales. Aunque poner un objeto en el maletero técnicamente lo protege del efecto invernadero, seguirá propenso a deformación si se deja ahí periodos prolongados.

En casos donde el objeto solo necesite transportarse de un sitio a otro en coche en un día caluroso, recomiendo ponerlo dentro de una nevera portátil. Aunque suene extremo, siempre es mejor prevenir que curar. Especialmente si nuestra impresión tardó varias horas en terminar.

Mejores filamentos para resistencia al calor

Policarbonato (resiste 150°C)

El PC suele venir en dos variantes: PC/PBT (Polibutileno tereftalato) y PC (policarbonato puro). Sus temperaturas de transición vítrea son 110°C y 150°C respectivamente.

El Policarbonato cuesta un poco más que otros filamentos, pero es uno de los mejores termoplásticos en resistencia al calor. Esto ha llevado a muchas industrias a preferir PC como su termoplástico de referencia. Además, es un material muy resistente y a la abrasión, con buena resistencia a la tracción e impacto.

Ten en cuenta que a menos que tengas acceso a una impresora 3D de grado industrial, no podrás imprimir policarbonato puro y tendrás que conformarte con una mezcla, como el PC Blend de Prusa o el filamento Polymaker Policarbonato.

ABS (resiste 105°C)

Con una temperatura de transición vítrea de 105°C, el ABS también es una de las mejores opciones para imprimir piezas resistentes al calor. También es un material barato, ampliamente disponible y resistente. El inconveniente es que es difícil, sucio de imprimir y crea humos tóxicos que nos obligan a considerar seriamente instalar ventilación adecuada.

PETG (resiste 80°C)

El PETG tiene una Tg de 80°C. Funciona mucho mejor que el PLA y se mantiene bastante bien en un día caluroso de verano incluso si la temperatura ambiente supera los 45°C.

En mi experiencia anecdótica y poco científica, incluso un PETG de color negro es un buen filamento para imprimir objetos funcionales de exterior. Pueden durar años antes de fallar.

Dicho esto, sigo sin recomendarlo para imprimir objetos para tu coche. En regiones cálidas, la temperatura del habitáculo de un coche aparcado al sol directo sin refrigeración puede llegar a 70°C. Esto puede deformar, ablandar o hundir fácilmente tus impresiones de PETG.

Si estás pensando en imprimir con PETG, te recomendaría leer mi artículo sobre qué ajustes específicos usar, y también conseguir este filamento PETG ya que hay algunos muy baratos que imprimen fatal.

¿Es el PLA resistente a los UV?

El PLA no es en absoluto un termoplástico resistente a UV. Puede dañarse permanentemente si se expone a la luz solar durante periodos prolongados.

El PLA está hecho de compuestos orgánicos de plantas y es biodegradable, y los rayos UV desencadenan efectos fotoquímicos en la estructura de sus moléculas poliméricas. Esto acelera el proceso de degradación y el PLA se vuelve rápidamente frágil y propenso a romperse fácilmente. En resumen, como se mencionó antes, no se recomienda en absoluto imprimir piezas funcionales de PLA si hay riesgo de exposición UV.

¿Afectará la luz solar al aspecto de un objeto impreso en PLA?

El PLA está bien para imprimir modelos estéticos. La exposición a rayos UV a temperaturas normales no los deformará, hará warping ni hundirá, pero no te equivoques, se volverán frágiles y débiles. El único problema es que el efecto fotoquímico desencadenado por rayos UV también degrada los pigmentos de color. Esto significa que el color de los modelos de PLA se desvanecerá bastante rápido con la exposición a luz UV.

Mejores filamentos resistentes a UV para impresión 3D

Aunque antes repasamos los filamentos más resistentes al calor y esta sección parece redundante, es importante distinguir entre exposición a luz UV y resistencia al calor. Aunque tienden a ir de la mano en exteriores, no siempre es así.

PETG

El PETG en su forma pura (sin colores y aditivos) funciona decentemente en exteriores y es bastante resistente a la luz solar directa, incluso periodos prolongados. Como nota al margen, también es resistente a químicos corrosivos y agua, lo que lo hace compatible para la mayoría de usos exteriores.

¿Por qué el PETG rinde mejor que ABS y PLA bajo el sol?

Debido a su superficie lisa, el PETG es capaz de reflejar la mayor parte de la radiación que incide en su superficie. Por tanto, la radiación UV no desencadena las reacciones fotoquímicas que pueden volverlo frágil y desteñir su color.

El PETG natural es transparente. Esto significa que no atrapa energía térmica dentro de la estructura polimérica. Por tanto, es más resistente a aumentos de temperatura ambiente.

A diferencia del ABS, que es rígido, la estructura polimérica del PETG es bastante flexible, haciéndolo expandir y contraer. Como consecuencia, se expande y contrae con cambios de temperatura, mitigando los efectos negativos de la variabilidad climática.

ASA (Acrilonitrilo Estireno Acrilato)

El ASA es un termoplástico muy ligero desarrollado como alternativa al ABS. Es la mejor opción para imprimir piezas funcionales resistentes al calor y UV, ya que también es bastante fuerte y tiene alta resistencia al impacto y al desgaste.

El ASA es el filamento más recomendado para imprimir objetos que experimentan clima duro y extremo. Por sus características, ya lo usan fabricantes para hacer carcasas exteriores resistentes a la intemperie para luces LED y solares. Los salpicaderos de vehículos también se hacen comúnmente de ASA.

Aunque es estructuralmente similar al ABS, el ASA es más resistente a la intemperie y UV (por un factor de 10).

El inconveniente del ASA es que es caro comparado con sus alternativas. Este termoplástico también es difícil de imprimir con una impresora normal, llevando a impresiones fallidas y material desperdiciado.

Cómo hacer el PLA más resistente al calor

Debido a la baja dificultad del proceso y los buenos resultados que se obtienen, recocer (annealing) un objeto de PLA es una de las mejores formas de aumentar significativamente la resistencia y resistencia al calor de objetos de PLA.

Por recocido de un objeto de PLA me refiero a calentarlo lentamente hasta 60°C (140°F) o ligeramente por encima, pero por debajo de 160°C (320°F). Es decir, debes exponer dicho objeto ligeramente por encima de la temperatura de transición vítrea pero definitivamente por debajo de su temperatura de fusión. Recomiendo exponer el objeto impreso a esta temperatura durante unos 30 a 45 minutos.

¿Cómo mejora el recocido la resistencia y resistencia al calor de un objeto impreso en 3D?

El recocido permite que las piezas impresas sean más fuertes y duraderas al aumentar el número de estructuras cristalinas grandes en el plástico, lo que ayuda a redistribuir tensiones y energía térmica más uniformemente.

Los plásticos a nivel microscópico suelen aparecer desorganizados y amorfos. Es probable que causen un fenómeno llamado "banding" al imprimir, que es cuando el plástico se enfría rápido en algunas áreas formando cristales pequeños y lento en otras donde se forman cristales grandes. El proceso de recocido relaja la estructura de la pieza y el estrés moldeado se reduce así.

El recocido también facilita el postprocesado y ahorra tiempo y coste en procesos de acabado porque también alisa las superficies del objeto, rellena huecos. El recocido tiende a hacer la pieza como de inyección, lo que suele verse como más profesional e industrial.

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