Una impresión 3D que queda muy bien en una estantería de casa puede decepcionar al poco tiempo de estar al aire libre: los colores se desvanecen, los bordes se vuelven frágiles y empiezan a aparecer las primeras grietas. En la mayoría de los casos, la causa es el material. El PLA estándar es económico y fácil de imprimir, pero ofrece poca resistencia a los rayos UV, a la humedad y a los cambios bruscos de temperatura. Por lo tanto, con el tiempo tiende a volverse frágil, a deformarse o a decolorarse.

Por el contrario, filamentos como el ASA, el PETG, el PC o el nailon son especialmente adecuados para su uso en exteriores gracias a sus propiedades. Ofrecen estabilidad frente a los rayos UV, resistencia a la intemperie y una elevada robustez mecánica, requisitos fundamentales para que un componente impreso se mantenga estable y en buen estado incluso tras meses de exposición al aire libre.

¿Qué se puede imprimir con los filamentos para exteriores?

Las posibilidades de uso son múltiples. En resumen, siempre que un componente esté expuesto de forma permanente al sol, a la lluvia o al frío, conviene elegir un material específico para aplicaciones al aire libre:

• Decoración de jardín: macetas, etiquetas para plantas, estatuillas, casitas para pájaros, hoteles para insectos;
• Soportes y sistemas de fijación: soportes de pared para tubos y herramientas, pinzas para cables, soportes para plantas trepadoras;
• Señalización: números de portal, placas identificativas, carteles informativos para jardines o terrazas;
• Componentes técnicos: carcasas para sensores de exterior, soportes para lámparas solares, recambios para equipamiento de jardín;
• Sector deportivo: soportes y accesorios para equipamiento deportivo de exterior que deben resistir las inclemencias meteorológicas y las tensiones mecánicas.

Resumen de los materiales: puntos fuertes y puntos débiles

► ASA: el material versátil para uso exterior

El ASA se considera el filamento para exteriores por excelencia y suele ser la primera opción cuando la prioridad es la resistencia a los rayos UV. El motivo radica en su estructura: a diferencia del ABS, el ASA contiene una fase elastomérica de poliacrilato en lugar de la fase de polibutadieno, que es especialmente sensible a los rayos UV. Esta característica hace que el material sea, por naturaleza, mucho más estable ante la exposición solar. No en vano, el ASA se desarrolló originalmente para la industria automovilística, donde los componentes externos deben resistir las inclemencias meteorológicas durante un periodo de entre 5 y 10 años.

Rendimiento en exteriores en detalle: en la práctica, las impresiones en ASA expuestas directamente al sol solo muestran variaciones mínimas de color y estructura, incluso tras varios años. A diferencia del ABS, no se produce el fenómeno típico de desprendimiento superficial (chalking), ya que la fase elastomérica acrílica no está sujeta al mismo proceso de degradación oxidativa que el polibutadieno presente en el ABS. Importante: aunque el ASA absorbe poca humedad, se recomienda secar el filamento antes de la impresión para evitar la formación de burbujas y defectos superficiales.

Ideal para: estatuillas de jardín, números de portal, soportes, carcasas técnicas, elementos de mobiliario y decorativos expuestos de forma permanente a la luz solar directa y destinados a mantener el color con el paso del tiempo.

► PETG: robusto y resistente a la humedad, pero con algunas limitaciones en cuanto a la resistencia a los rayos UV

El PETG es mucho más fácil de imprimir que el ASA y ofrece excelentes propiedades básicas. Sin embargo, presenta una limitación importante que a menudo se malinterpreta: aunque muchas fuentes lo definen como apto para uso en exteriores, su resistencia a los rayos UV es solo parcial. De hecho, los enlaces ésteres del PET se degradan con la exposición a los rayos UV (escisión de las cadenas poliméricas), lo que provoca con el tiempo amarilleamiento, opacidad y una reducción de la resistencia a la tracción y del alargamiento a la rotura.

Rendimiento en exteriores en detalle: las observaciones prácticas demuestran que, en condiciones de intensa exposición solar, los primeros signos de amarilleamiento en las variantes transparentes o de color claro pueden aparecer ya al cabo de 3 a 6 meses, mientras que, tras 6 a 18 meses, la superficie puede presentar una opacidad evidente. Los colores oscuros y opacos ralentizan notablemente este proceso, ya que permiten que penetre una menor cantidad de rayos UV en el material. Un aspecto importante a tener en cuenta es que el PETG es más adecuado para aplicaciones expuestas a la intemperie durante períodos limitados o instaladas en zonas de semisombra, más que para una exposición permanente a la luz solar directa. Para componentes destinados a permanecer al aire libre durante muchos años a pleno sol, el ASA representa la opción más segura.

Ideal para: etiquetas para plantas, accesorios para sistemas de riego, soportes instalados en zonas de semisombra, componentes expuestos con frecuencia a la humedad pero solo moderadamente a la luz solar directa, o como solución económica si se combina con un recubrimiento protector contra los rayos UV.

►PC (policarbonato): máxima resistencia mecánica y buena estabilidad frente a los rayos UV

El PC es la opción ideal cuando la prioridad no es solo la resistencia a la intemperie, sino sobre todo la robustez mecánica, la resistencia a los impactos y a las altas temperaturas. En cuanto a la resistencia a los rayos UV, el policarbonato se sitúa entre el PETG y el ASA: ofrece un rendimiento claramente superior al del PETG, aunque no alcanza el nivel del ASA.

Rendimiento en exteriores en detalle: el PC sin tratar deja pasar una gran cantidad de rayos UV y, si se expone a una radiación intensa, puede empezar a amarillear visiblemente ya al cabo de unos 2-4 meses. En condiciones de exposición moderada, este fenómeno puede manifestarse al cabo de 1 a 2 años. Las variantes de PC estabilizadas frente a los rayos UV, que contienen aditivos HALS o absorbentes a base de benzotriazol, ralentizan notablemente este proceso: dependiendo de la formulación, los primeros signos de degradación pueden aparecer tras 12-18 meses en caso de exposición intensa o tras 4-5 años en condiciones moderadas. Para aplicaciones al aire libre de larga duración, por lo tanto, es recomendable elegir exclusivamente PC estabilizado frente a los rayos UV, evitando el policarbonato estándar.

Ideal para: componentes para exteriores sometidos a elevadas tensiones mecánicas, como soportes para objetos pesados, carcasas para instalaciones solares, portaherramientas o piezas que deben resistir simultáneamente golpes y altas temperaturas, siempre que se utilice una variante estabilizada frente a los rayos UV.

►Nailon: tenaz y resistente al desgaste, pero apto para uso en exteriores solo si está estabilizado frente a los rayos UV

El nailon (poliamida, generalmente PA6 o PA12) destaca sobre todo en aplicaciones que requieren una elevada resistencia a las solicitaciones mecánicas. Es importante saber que el nailon estándar, sin estabilizadores UV, no es adecuado para la exposición permanente al aire libre: de hecho, tiende a amarillear, a volverse frágil y a perder resistencia mecánica bajo la acción de los rayos UV. Por lo tanto, para proyectos al aire libre es recomendable elegir exclusivamente nailon con aditivos estabilizadores UV y desarrollado específicamente para este tipo de uso.

Rendimiento en exteriores en detalle: el principal problema del nailon en entornos exteriores no es solo la radiación UV, sino también su elevada capacidad para absorber humedad. El agua absorbida actúa como plastificante entre las cadenas poliméricas, modificando de forma apreciable las propiedades mecánicas del material. Las pruebas demuestran que el PA6, bajo la influencia de la humedad, puede perder rigidez hasta alcanzar apenas un tercio del valor medido en estado seco. El PA12 se ve mucho menos afectado por este fenómeno y, por lo tanto, representa una opción más adecuada para entornos exteriores especialmente húmedos. Para garantizar una durabilidad real en exteriores, también son indispensables los estabilizadores UV, que protegen el material del amarilleamiento y la fragilización causados por la degradación fotoquímica. El nailon estándar, no estabilizado, no es, por lo tanto, adecuado para aplicaciones en exteriores.

Ideal para: componentes de exterior móviles o sometidos a fuertes esfuerzos mecánicos, como bisagras, engranajes, rodillos, componentes para herramientas o recambios para maquinaria de jardinería. Para obtener un rendimiento óptimo, se recomienda una formulación estabilizada frente a los rayos UV y, en caso de elevada humedad, preferiblemente a base de PA12.

¿Qué ocurre realmente con los materiales cuando se exponen a los rayos UV?

Para comprender por qué algunos filamentos resisten durante años al aire libre mientras que otros comienzan a deteriorarse al cabo de unas pocas semanas, es necesario observar más de cerca los procesos químicos que tienen lugar en el interior del material.

La fotooxidación: la verdadera responsable de la degradación

La luz solar contiene rayos UV con energía suficiente para romper los enlaces químicos presentes en las moléculas de los polímeros. Algunos grupos moleculares de la cadena polimérica, denominados cromóforos, absorben esta energía con especial facilidad. De este modo se forman radicales libres que reaccionan con el oxígeno presente en el aire, provocando la ruptura de las cadenas poliméricas o una reticulación incontrolada. El resultado visible en la superficie es la aparición de decoloración, generalmente en forma de amarilleamiento, fragilización y microfisuras. En la ciencia de los materiales, este proceso se conoce como fotooxidación y constituye la principal causa de la degradación debida a los agentes atmosféricos en la mayoría de los plásticos estándar.

Por qué el ASA ofrece un rendimiento claramente superior al del ABS

Desde el punto de vista químico, el ABS y el ASA son materiales muy similares, pero difieren precisamente en el elemento que determina su resistencia a los agentes atmosféricos. El ABS contiene una fase elastomérica de polibutadieno, especialmente vulnerable a la fotooxidación, y es precisamente a partir de este componente donde, en la mayoría de los casos, tiene su origen el proceso de degradación. En el ASA, en cambio, esta fase se sustituye por un elastómero de poliacrilato, naturalmente mucho más estable frente a los rayos UV. Es precisamente por este motivo por el que el ASA se desarrolló originalmente para la industria automovilística, donde los componentes externos deben resistir a los agentes atmosféricos durante un periodo de entre 5 y 10 años. Las pruebas de envejecimiento acelerado según normas como la ISO 4892 y la ASTM G154 lo confirman constantemente: el ASA conserva sus propiedades mecánicas y su color durante mucho más tiempo que el ABS, el PETG o el PLA.

El círculo vicioso del PLA

En el PLA, los puntos débiles son incluso dos. Los enlaces ésteres de la cadena polimérica se degradan tanto por la fotooxidación inducida por los rayos UV como por la hidrólisis, es decir, la escisión química favorecida por la humedad absorbida por el material. A esto se suma un efecto especialmente crítico: a medida que la superficie se degrada y se vuelve más porosa, el material absorbe una cantidad cada vez mayor de humedad, lo que acelera aún más el proceso de deterioro. En ausencia de estabilizadores UV, esto explica por qué las impresiones realizadas en PLA estándar tienden a oscurecerse visiblemente tras tan solo unas semanas de exposición al aire libre y a volverse frágiles en cuestión de unos meses.

El papel de los estabilizadores UV y los HALS

Los filamentos con aditivos, como el nailon o el PC estabilizados frente a los rayos UV, suelen contener los denominados HALS (estabilizadores de luz de amina impedida) o absorbedores de UV. Los HALS interceptan los radicales libres que se forman durante la fotooxidación antes de que puedan dañar aún más las cadenas poliméricas. Además, prácticamente no se consumen durante el proceso químico, por lo que actúan como un sistema de protección constantemente activo. Los absorbedores de rayos UV, por su parte, funcionan según un principio diferente: absorben la radiación UV y la transforman en calor inofensivo antes de que pueda reaccionar con la estructura del polímero.

Por qué la humedad afecta de forma diferente al nailon y al PETG

El nailon es un material muy higroscópico y absorbe fácilmente la humedad presente en el aire. Las moléculas de agua retenidas en el interior del material actúan como un plastificante entre las cadenas poliméricas, modificando sus propiedades mecánicas, independientemente de los efectos de los rayos UV. En el PETG, por el contrario, la absorción de humedad es mucho menor. Sin embargo, también en este caso, en ausencia de aditivos UV, el principal factor limitante para su uso en exteriores sigue siendo la reducida estabilidad frente a los rayos UV y no la humedad.

Por qué una capa protectora protege realmente también el interior del material

Desde un punto de vista científico, resulta interesante observar que, en muchos polímeros, la exposición a los rayos UV provoca inicialmente la formación de una fina capa superficial degradada, que limita la penetración del oxígeno y de los rayos UV hacia el material subyacente. Es precisamente este principio el que aprovechan los barnices protectores y los impregnantes con protección UV: al crear artificialmente una barrera estable antes de que el material se vea afectado, retrasan de manera significativa el inicio de la fotooxidación en el interior del componente.

Cómo conseguir que una impresión sea realmente apta para uso en exteriores: el tratamiento posterior adecuado

Incluso el mejor filamento para exteriores se beneficia de un tratamiento posterior adecuado, sobre todo si el componente va a permanecer al aire libre durante años. Para obtener resultados concretos, aquí tienes una guía paso a paso que ilustra el orden correcto de las operaciones.

Fase 1: preparación y limpieza de la impresión

Antes de cualquier tratamiento, la impresión debe estar perfectamente limpia y libre de polvo o grasa. Se recomienda limpiar la superficie con alcohol isopropílico para eliminar huellas, residuos de agentes desmoldeantes y polvo fino que podrían comprometer la adherencia de la pintura o del impregnante.

Fase 2: eliminar juntas e imperfecciones (solo para impresiones compuestas por varias piezas)

Si el objeto se ha impreso en varias piezas y posteriormente se ha pegado, es recomendable sellar las uniones y las grietas más evidentes con masilla. Una vez seco, lija ligeramente la superficie con papel de lija de grano 320-400 para conseguir un acabado uniforme. Este paso es importante porque evita que la humedad se acumule y penetre precisamente en los puntos de unión.

Fase 3: impregnación, especialmente con un relleno inferior al 100 %

Si la pieza no se ha impreso con un relleno del 100 %, como ocurre en la mayoría de los objetos destinados al uso en exteriores por motivos de tiempo y consumo de material, es recomendable aplicar un impregnante antes del pintado. Un impregnante de baja viscosidad, como DIAMANT Polymer dichtol AM UV Protection, penetra en los microporos y entre las capas de impresión, sellándolas desde el interior y ofreciendo al mismo tiempo una protección adicional contra los rayos UV. Se trata de un paso que a menudo se pasa por alto, pero que, en impresiones con un relleno inferior al 100 %, puede resultar incluso más importante que la capa de barniz posterior.

Fase 4: aplicación de la imprimación

Una vez que el impregnante se haya secado por completo, se procede a la aplicación de la imprimación. Esto crea una superficie uniforme que favorece la adhesión del barniz y sella aún más las capas de impresión desde el exterior. Una imprimación en spray permite una aplicación homogénea y fina. Importante: es preferible aplicar varias capas finas en lugar de una sola capa gruesa, respetando los tiempos de secado adecuados entre una aplicación y otra. De lo contrario, la imprimación podría formar chorreones o adherirse al filamento, sobre todo en el caso del PETG y el PLA.

Fase 5: aplicación de la pintura (opcional)

Si deseas personalizar el objeto con un color, este es el momento de aplicar la pintura, ya sea con un bote de spray o con un pincel, según el acabado y el nivel de detalle deseados.

Fase 6: barniz transparente con protección UV como capa final

Como último paso, se aplica un barniz transparente resistente a los rayos UV, disponible con acabado brillante, satinado o mate, según el efecto estético deseado. Esta capa final protege eficazmente el color contra la decoloración. Sin esta protección, incluso el mejor barnizado tenderá a perder intensidad con el tiempo, independientemente del material de base.

Consejos prácticos válidos para todas las fases:

• trabaja siempre en condiciones de tiempo seco y a temperaturas moderadas, idealmente entre 15 y 25 °C. De lo contrario, los barnices y los impregnantes podrían secarse de forma desigual;
• respetar los tiempos de secado suficientes entre una capa y otra, siguiendo las indicaciones del fabricante. En la mayoría de los casos se necesitan al menos entre 30 y 60 minutos, pero para capas más gruesas podría requerirse más tiempo;
• con PETG y PLA, se recomienda prestar especial atención a los aerosoles que contienen disolventes. Una prueba previa en una zona poco visible permite comprobar que el material no resulte dañado;
• comprobar el estado de la capa protectora cada 1-2 años e intervenir ante los primeros signos de desgaste debido a los agentes atmosféricos, sin esperar a que el material subyacente comience a deteriorarse.

Nuestras conclusiones

No existe un único filamento perfecto para todas las aplicaciones en exteriores. La elección depende siempre del uso previsto: ASA para entornos con elevada exposición a los rayos UV, PETG para un buen equilibrio entre facilidad de impresión y resistencia a la humedad, PC para aplicaciones sometidas a fuertes solicitaciones mecánicas y nailon para componentes resistentes y sometidos a grandes esfuerzos. Con el tratamiento posterior adecuado, por ejemplo, mediante barniz transparente con protección UV, impregnación o imprimación, es posible aumentar considerablemente la durabilidad de cada uno de estos materiales en entornos exteriores.

Sin embargo, hay un aspecto importante a tener en cuenta: la regla tradicional de que «el ASA sí, pero el PETG, el PC y el nailon no» es cada vez menos válida. De hecho, cada vez más fabricantes ofrecen versiones con aditivos específicos y estabilizadas frente a los rayos UV de materiales que, hasta hace poco, se consideraban inadecuados para el uso en exteriores.

• El PETG estabilizado frente a los rayos UV, formulado con paquetes específicos de aditivos, está disponible hoy en día como material certificado por su resistencia a los rayos UV. Se trata de un avance notable con respecto al PETG estándar que, tal y como se ilustra en la comparación entre materiales, tiende a amarillear con el tiempo en ausencia de estos aditivos.

• Las variantes de ASA reforzadas con fibra de vidrio o fibra de carbono (ASA GF y ASA CF) combinan la elevada estabilidad frente a los rayos UV típica del ASA con una mayor rigidez y una reducción de la deformación.

• El ASA expandido (LW ASA) se expande durante la impresión, lo que reduce el peso y el consumo de material sin comprometer la resistencia a los rayos UV.

• Las formulaciones de PC y nailon estabilizadas frente a los rayos UV mediante aditivos HALS o absorbentes a base de benzotriazol están cubriendo cada vez más el vacío que en el pasado solo podía cubrir el ASA.

¿Qué significa todo esto a la hora de elegir el material? Hoy en día, la mera pertenencia a una familia, por ejemplo «PETG» o «nylon», es menos indicativa que en el pasado. Cada vez más, es el producto concreto, junto con las características que figuran en su ficha técnica, lo que marca la diferencia. Un PETG declarado resistente a los rayos UV puede ofrecer ya un rendimiento comparable al de un ASA estándar en determinadas aplicaciones, mientras que un ASA económico sin indicaciones específicas del fabricante no es necesariamente superior a un PETG de alta calidad con aditivos específicos. Por lo tanto, nuestro consejo es no limitarse a la denominación del material, sino comprobar la presencia de indicaciones como «estabilizado frente a los rayos UV», «probado para la resistencia a los agentes atmosféricos» o referencias a normas como la ASTM G154 o la ISO 4892. Esta información ofrece una indicación mucho más fiable del rendimiento real que el mero nombre del material.

Preguntas frecuentes sobre los filamentos para aplicaciones en exteriores

► ¿Es el PLA adecuado para uso en exteriores?

El PLA estándar no se recomienda para una exposición prolongada al aire libre, ya que ofrece una resistencia limitada a los rayos UV y a la humedad, y tiende a volverse frágil con el tiempo. No obstante, puede ser una solución válida para aplicaciones temporales o protegidas. Si, por el contrario, se desea crear decoraciones de jardín o componentes técnicos destinados a permanecer en el exterior, es preferible elegir materiales como el ASA, el PETG, el PC o el nailon.

► ¿Cuál es el filamento más resistente a los rayos UV?

El ASA se considera generalmente uno de los materiales con mayor resistencia a los rayos UV y, por lo tanto, es la opción más adecuada para componentes expuestos de forma permanente a la luz solar directa.

► ¿Es necesario realizar un tratamiento posterior de los filamentos para exteriores?

No siempre es imprescindible, pero se recomienda encarecidamente. Un recubrimiento protector resistente a los rayos UV o una impregnación pueden aumentar considerablemente la durabilidad y la estabilidad del color, sobre todo en presencia de una fuerte radiación solar o de condiciones meteorológicas variables.

► ¿Qué material es más adecuado para componentes técnicos destinados al uso en exteriores?

Para componentes técnicos sometidos a elevadas tensiones mecánicas, el PC suele ser la mejor opción gracias a su elevada resistencia a los impactos y a las altas temperaturas, preferiblemente en una variante estabilizada frente a los rayos UV o combinada con un tratamiento protector adecuado.