3D 打印材料及制件老化后會(huì)發(fā)生什么變化？

本帖最后由 warrior熊于 2023-1-5 20:27 編輯

藝術(shù)品、雕塑甚至批量生產(chǎn)的物品通常都是經(jīng)久耐用的。幾千年前的古希臘雕塑可能已經(jīng)失去了顏色，但在其他方面都完好無(wú)損。17 和 18 世紀(jì)的畫(huà)作如今看起來(lái)幾乎和它們?cè)诋?huà)架上晾干時(shí)一樣生動(dòng)。即使是被遺棄在大海或沙灘上多年的樂(lè)高積木，今天仍然看起來(lái)煥然一新。但是3D 打印的物體在經(jīng)歷長(zhǎng)時(shí)間的老化、侵蝕后，又會(huì)是什么樣子呢？

△3D 打印機(jī)用的多色塑料細(xì)絲

用于按需快速創(chuàng)建對(duì)象的 3D 打印機(jī)出現(xiàn)的時(shí)間很短。這是一種制作快速模型或臨時(shí)解決方案的流行技術(shù)，但 3D 打印也可用于更長(zhǎng)期的應(yīng)用。例如，一些博物館用它來(lái)創(chuàng)建交互式展示的觸覺(jué)模型，甚至創(chuàng)建結(jié)構(gòu)部件來(lái)支持修復(fù)項(xiàng)目。無(wú)論哪種方式，這些都不是臨時(shí)的異想天開(kāi)的創(chuàng)作，而是他們可能仍希望在未來(lái)幾年內(nèi)保持完美狀態(tài)的結(jié)構(gòu)。

△Gabriel Jiménez S. Tirado 3D打印的 PLA 雕塑。

想要將 3D 打印材料保存幾年以上還有其他原因，但我們的技術(shù)還沒(méi)有足夠長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)真正了解這些物體隨著時(shí)間的推移會(huì)發(fā)生什么。

為了找到答案，西班牙馬德里康普頓斯大學(xué)的藝術(shù)保護(hù)研究人員對(duì)兩種類(lèi)型的 3D 打印材料進(jìn)行了人工加速老化處理。當(dāng)塑料老化時(shí)，材料中的任何損壞（例如顏色損失或化學(xué)變化）通常是由暴露在光線下的紫外線輻射或極端溫度波動(dòng)引起的。為了以比自然老化更快的速度模擬這些極端環(huán)境，研究人員將 3D 打印樣品和原始燈絲放在兩個(gè)不同的腔室中：一個(gè)將樣品暴露在紫外線下，另一個(gè)將它們置于一系列高溫下。

他們測(cè)試了兩種經(jīng)常用于基于燈絲的 3D 打印的流行材料：丙烯腈丁二烯苯乙烯 (ABS) 和聚乳酸 (PLA)。對(duì)于兩者，他們都測(cè)試了一段送入打印機(jī)的燈絲和一小塊矩形打印材料。該項(xiàng)研究以題為“Use of 3D printing PLA and ABS materials for fine art. Analysis ofcomposition and long-term behaviour of raw filament and printed parts”的論文被發(fā)表在《Journal of Cultural Heritage》期刊上。

相關(guān)論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1296207422002187

測(cè)試結(jié)果顯示，ABS 和 PLA 在進(jìn)行快速老化模擬時(shí)都顯示出化學(xué)變化。但在這兩者中，PLA 的表現(xiàn)比 ABS 好一點(diǎn)。在紫外線輻射或溫度變化后，ABS 失去了更多顏色，材料結(jié)構(gòu)變得更加脆弱且有點(diǎn)翹曲。另一方面，PLA 在紫外線輻射后僅表現(xiàn)出非常小的變化，但在溫度室中放置一段時(shí)間后材料確實(shí)出現(xiàn)了一些凸起。

△ABS 和 PLA 的細(xì)絲和打印樣品。

這對(duì)于希望其 3D 打印作品經(jīng)久耐用的人來(lái)說(shuō)很有用，它還可以幫助想要開(kāi)發(fā)更耐用的 3D 打印材料的制造商。盡管如此，還有很多事情需要調(diào)查。還有其他 3D 打印材料仍需要檢查，其他分析仍有待完成。當(dāng)然，只有時(shí)間才能證明這些材料是如何真正老化的。