Термостойкость пластиков для 3D-печати

Деталь из PLA, забытая летом в машине, превращается в изогнутую лапшу — и это не брак, а физика. Разберёмся, какую температуру выдерживает каждый пластик и как выбрать материал с запасом.

Термопласты не плавятся мгновенно. По мере нагрева они сначала проходят стеклование: из твёрдого «стеклообразного» состояния переходят в мягкое и податливое. Для печатной детали именно эта граница важнее всего: выше неё деталь не расплавится, но начнёт гнуться под собственным весом и под нагрузкой. Поэтому теплостойкость пластика оценивают не по температуре плавления, а по температуре размягчения.

Шкала: при каких температурах размягчаются PLA, PETG, ABS, ASA, PA-CF и PC — Ориентиры начала размягчения и типичные температуры в салоне авто и посудомойке. Реальная граница зависит от марки, нагрузки и формы детали.

Tg, HDT и Вика: что значат цифры

Tg (температура стеклования) — точка, где пластик переходит из жёсткого состояния в мягкое. Для аморфных пластиков (ABS, PETG) это практически верхняя граница работы детали.
HDT (температура тепловой деформации) — температура, при которой стандартный брусок под заданной нагрузкой прогибается на определённую величину. Её указывают при двух нагрузках — 0,45 и 1,8 МПа; при большей нагрузке значение ниже.
Температура размягчения по Вика — температура, при которой игла с нагрузкой входит в образец на 1 мм. Обычно получается выше HDT.

Сравнивайте пластики по одной и той же характеристике и при одной нагрузке. Цифры из паспортов получены на литых образцах; у напечатанной детали со слоями и заполнением реальный запас обычно меньше.

Ориентиры по пластикам

Начало размягчения (ориентировочно, зависит от марки)
Пластик	Начало размягчения	Комментарий
PLA	≈ 55–65 °C	отжиг повышает теплостойкость, но вызывает усадку
PETG	≈ 75–85 °C	запас для дома, на пределе в машине летом
ABS	≈ 95–110 °C	классика для салона авто
ASA	≈ 95–105 °C	как ABS, плюс стойкость к солнцу
TPU	зависит от твёрдости	мягчеет постепенно, держит форму за счёт упругости
PA-6	зависит от влажности	вязкий; без наполнителя под нагрузкой ползёт
PA-CF, PA-GF	≈ 100–150 °C и выше*	*у многих марок по данным производителей; зависит от сушки и отжига
PC	≈ 140–150 °C	требует горячей камеры

Где бывает жарко

Типичные температуры (ориентировочно)
Место	Температура	Подходящие пластики
Комната, полка	до 30 °C	любой
Подоконник на солнце	до 50–60 °C	PETG, ABS; PLA — тёмные цвета рискованны
Салон авто летом, в тени	50–60 °C	PETG, ABS
Торпеда и полка у заднего стекла летом	60–90 °C и выше	ABS, ASA, PA-CF
Посудомоечная машина	55–75 °C	PETG — с осторожностью, ABS, PA
Корпус блока питания, лампы	40–80 °C	PETG, ABS
Моторный отсек вдали от выхлопа	80–120 °C	PA-CF, PA-GF

Нагрузка и время: ползучесть

Деталь может пережить кратковременный нагрев, но медленно деформироваться при длительной нагрузке даже ниже температуры размягчения. Это называется ползучестью. Полка на кронштейнах из PLA в тёплой комнате через несколько месяцев может заметно провиснуть, а тот же кронштейн из PETG или ABS останется ровным. Чем выше нагрузка и чем ближе температура к границе размягчения, тем быстрее ползёт пластик. Подробнее — в статье о деформации от жары.

Как выбрать с запасом

Выбор пластика по температуре

Оцените максимум. Какую температуру деталь увидит в худший день: солнце, нагрев от техники, мойка.
Добавьте запас. Минимум 15–20 °C до начала размягчения, если деталь нагружена.
Учтите нагрузку. Нагруженная деталь требует большего запаса, чем декоративная.
Усильте геометрию. Толще стенки, больше периметров, рёбра жёсткости — меньше прогиб.
Проверьте на практике. Нагрейте пробный образец в горячей воде до нужной температуры под небольшой нагрузкой и посмотрите, держит ли он форму.

Можно ли поднять теплостойкость

Частично — да. Отжиг кристаллизующихся пластиков (PLA, полиамидов) повышает их теплостойкость: молекулы упорядочиваются и меньше размягчаются при нагреве. Цена — усадка и коробление детали при отжиге, поэтому размеры приходится компенсировать. На аморфных пластиках, таких как PETG и ABS, отжиг в основном снимает внутренние напряжения. Подробнее — в статье об отжиге. Другой путь — композиты: углеволокно и стекловолокно заметно повышают жёсткость при нагреве, особенно у полиамида.

Теплостойкие пластики НИТ

От бытового тепла до моторного отсека.

Теплостойкие пластики в каталоге НИТ — ABS, PETG и полиамидные композиты с рекомендованными режимами.

Вопросы и ответы

Выдержит ли PLA летом в машине?

Нет. Температура в салоне на солнце легко превышает 60 °C, а PLA начинает мягчеть около 55–65 °C.

Какой пластик для держателя телефона на торпеду?

ABS или ABS CF10. PETG держит в тени, но на торпеде под прямым солнцем летом может поплыть.

Можно ли мыть напечатанную посуду в посудомойке?

Пластики вроде PLA деформируются, PETG — на пределе. К тому же напечатанные изделия не рекомендуют для многократного контакта с едой.

Что значит HDT 0,45 МПа?

Температура, при которой стандартный образец под нагрузкой 0,45 МПа прогибается на заданную величину. При нагрузке 1,8 МПа значение ниже.