UV-veroudering van 3D-printmaterialen

Van de vier hier vergeleken 3D-printmaterialen is ASA het enige dat ontworpen is voor permanente blootstelling aan UV en weersinvloeden buitenshuis; PLA en standaard PETG zijn hiervoor niet geschikt. Bij kortdurende UV-C-bestraling is de rangorde van de laatste twee omgekeerd: na 24 uur bij 254 nm verliest PETG 38 % van zijn treksterkte, PLA slechts 9 % [1]. "Bestand tegen zonlicht" en "bestand tegen UV-C" zijn dus geen onderling verwisselbare eigenschappen.

3D-geprinte kunststofonderdelen die buiten of onder UV-bestraling worden gebruikt, veranderen in de loop van de tijd: ze kunnen verkleuren, verbrokkelen of sterkte verliezen. De oorzaak is hoogenergetische ultraviolette (UV-)straling, die chemische bindingen in het polymeer kan verbreken – een proces dat bekendstaat als foto-oxidatieve veroudering. Er worden globaal drie gebieden onderscheiden:

• UV-A (315–400 nm): het grootste deel van het UV-licht van de zon, verantwoordelijk voor langzame veroudering over maanden en jaren.
• UV-B (280–315 nm): het energetischere deel van het zonlicht, dat de veroudering verder versnelt.
• UV-C (200–280 nm): bereikt in de natuur nauwelijks het aardoppervlak, maar wordt bewust toegepast in desinfectieapparatuur omdat het micro-organismen bijzonder effectief inactiveert – en om diezelfde reden kunststoffen bijzonder sterk kan aantasten [8].

Maar hoe stabiel zijn gangbare 3D-printmaterialen – PLA, TPU, PETG en ASA – tegen UV-licht en UV-C-straling? Het volgende overzicht vat samen wat met meetgegevens kan worden onderbouwd en waar het bewijs nog dun is.

De spectrale gebieden zelf worden uitgebreid behandeld in Wat is UV-straling?, de verouderingsmechanismen in materialen in UV-veroudering, kleurvastheid en fotostabiliteit. Meettechniek voor het print- en nabehandelingsproces wordt behandeld in UV-meting voor additive manufacturing en 3D-printen.

De aangehaalde studies beschrijven UV-schade aan de hand van drie mechanische grootheden. Elke daarvan zegt iets anders:

• Treksterkte: de kracht per oppervlakte-eenheid die een onderdeel weerstaat voordat het scheurt. Een daling van de treksterkte na UV-blootstelling betekent dat het materiaal zwakker is geworden.
• Rek bij breuk: hoever een materiaal kan worden uitgerekt voordat het breekt. Een dalende rek bij breuk geeft aan dat een materiaal brozer wordt.
• Verbrossing: het polymeer verliest zijn elasticiteit en breekt gemakkelijker – vaak een zichtbaar vroeg teken van UV-schade.

Van de vier vergeleken materialen is ASA het meest geschikt voor permanente blootstelling aan UV en weersinvloeden; PLA en standaard PETG zijn hiervoor ongeschikt. Eén centrale bevinding gaat in tegen de gebruikelijke verwachting: onder gecontroleerde UV-C-bestraling gedurende 24 uur verliest PETG aanzienlijk meer sterkte (−38 %) dan PLA (−9 %) [1]. Dit toont aan dat "goed bestand tegen zonlicht" niet automatisch betekent "goed bestand tegen UV-C" – de twee soorten straling werken verschillend in op hetzelfde polymeer.

De volgende tabel plaatst het gedrag onder natuurlijke verwering naast het gedrag onder UV-C-bestraling. De UV-C-waarden voor PLA en PETG komen uit dezelfde testreeks en zijn daarom rechtstreeks vergelijkbaar; voor TPU en ASA ontbreken metingen met een vergelijkbare methodologie.

PLA is het instapmateriaal in 3D-printen: goedkoop en gemakkelijk te printen, maar gevoelig voor hitte en UV-licht.

• Over het algemeen niet UV-stabiel: verbrossing en verkleuring bij langdurig gebruik buitenshuis [2].
• Onder UV-C (24 h, 10 W/m², 254 nm): geen zichtbare veranderingen, treksterkte −9,1 % (29,54 tot 26,86 MPa), druksterkte −13,1 %, elasticiteitsmodulus praktisch onveranderd (−1,9 %, niet statistisch significant) [1].
• Conclusie: kortdurende UV-C-blootstelling wordt mechanisch gezien relatief goed verdragen, permanente veroudering buitenshuis niet.

TPU is een rubberachtig, flexibel materiaal dat gebogen en gerekt kan worden – bijvoorbeeld voor afdichtingen of handgrepen.

• Standaard TPU is niet UV-stabiel [3].
• Met UV-additieven – vulstoffen zoals titaniumdioxide of zinkoxide die UV-licht absorberen – verbeteren de UV-bestendigheid en het behoud van treksterkte en breukrek na UV-veroudering aanzienlijk; de bron geeft geen specifieke cijfers [3].
• Geen betrouwbare UV-C-specifieke gegevens beschikbaar.

PETG is taaier en slagvaster dan PLA en wordt daarom vaak gebruikt voor functionele onderdelen.

• Betere weersbestendigheid dan PLA, maar niet ontworpen voor permanente UV-blootstelling; kan rubberachtig en zacht worden onder continu zonlicht [4].
• Onder UV-C (dezelfde omstandigheden als bij PLA): aanzienlijk meer schade dan PLA – treksterkte −38,1 % (31,30 tot 19,48 MPa), druksterkte −33,9 %, rek bij breuk van 3,06 % naar 1,36 % (sterke verbrossing), zichtbare vergeling en verlies van glans [1].
• Er bestaan speciaal UV-gestabiliseerde PETG-soorten voor toepassingen buitenshuis (maximale continue bedrijfstemperatuur 70 °C), maar deze zijn niet gelijk aan standaard PETG voor 3D-printen [5].

ASA is speciaal ontwikkeld voor gebruik buitenshuis en wordt beschouwd als het meest weerbestendige van de hier vergeleken printmaterialen.

• Speciaal ontwikkeld voor UV- en verweringsbestendigheid: de UV-gevoelige rubbercomponent van ABS wordt vervangen door een UV-stabielere acrylaatester [2].
• Behoudt ongeveer 85 % van zijn treksterkte na 2.000 h UV-bestraling in de laboratoriumtest volgens ASTM G154 [6].
• 122 dagen durende buitentest: geen significant verlies van eigenschappen bij intensieve UV-blootstelling [7].
• Geen gekwantificeerde UV-C-specifieke metingen beschikbaar. Een laboratoriumuitspraak van 100 h directe UV-C-bestraling zonder waarneembare verandering is plausibel gezien de algemene UV-robuustheid, maar is methodologisch niet vergelijkbaar met de PLA/PETG-studie.

De UV-C-waarden voor PLA en PETG zijn afkomstig uit een testserie die in 2021 in Polymers is gepubliceerd [1]. De geprinte proefstukken werden 24 uur bestraald bij 254 nm en 10 W/m², bij een temperatuur van het achterpaneel van 50 °C; de monsters koelden daarna vier uur af op kamertemperatuur voordat trek- en druktesten werden uitgevoerd. In het artikel wordt de UV-bestralingskamer BS-02 van Opsytec Dr. Gröbel genoemd als de gebruikte bestralingsapparatuur.

Twee punten zijn bepalend voor de vraag of dergelijke waarden naar uw eigen toepassing kunnen worden overgedragen. Ten eerste betreffen zij de gemeten bestralingssterkte op de positie van het monster en de daaruit voortvloeiende dosis, niet een apparaatinstelling – zonder meting zijn bestralingen niet vergelijkbaar. Ten tweede gelden zij voor proefstukken met een bepaalde laagdikte, oriëntatie en infill; wanddikte, infillpercentage en kleurpigmentatie beïnvloeden het resultaat aanzienlijk. Wie de UV-bestendigheid van een specifiek onderdeel moet aantonen, test dit daarom in zijn eigen opstelling: UV-bestralingskamers bieden de reproduceerbare randvoorwaarden, de relevante normen en richtlijnen het kader voor de testomstandigheden.

• Permanent gebruik buiten met hoge UV-belasting: geef de voorkeur aan ASA.
• Korte of terugkerende UV-C-desinfectiecycli in de orde van grootte van uren: in de enige beschikbare vergelijkende studie vertoont PLA kleinere mechanische verliezen dan standaard PETG.
• ASA onder UV-C: gegevens met een methodologie die vergelijkbaar is met die van PLA en PETG ontbreken hier nog. Voor veiligheidsrelevante onderdelen is het aan te raden deze zelf te testen, bijvoorbeeld in een UV-C-bestralingskamer.
• TPU: gebruik voor buiten- en UV-toepassingen alleen met UV-stabiliserende additieven.

Onderdelen die niet worden geprint maar verlijmd of ingebed, zijn onderworpen aan hun eigen randvoorwaarden; deze worden behandeld in UV-uithardende lijmen, coatings en inbedmiddelen.

1. Amza CG, Zapciu A, Baciu F, Vasile MI, Popescu D: Veroudering van 3D-geprinte polymeren onder sterilisatie met UV-C-straling. Polymers 13(24):4467, 2021.
2. Spectrum Filaments: ASA 275 uitgelegd – Het juiste filament voor gebruik buitenshuis.
3. Wang A, Guo J, Shao C, Chen C: Flexibele thermoplastische polyurethaancomposieten met UV-bestendigheid voor fused deposition modeling 3D-printen. 3D Printing and Additive Manufacturing, 2024.
4. Makelab: PETG versus ASA.
5. Noltewerk: PETG UV technisch gegevensblad (PDF).
6. Forge Labs: ASA-materiaaleigenschappen.
7. Habr: 122 dagen durende vergelijkende UV-test op 3D-printmaterialen.
8. Teska P (NIST): Schade aan veelgebruikte polymeeroppervlakken in de gezondheidszorg door UV-C-blootstelling (PDF).

Redactionele status: 3 september 2026.

Of een gedrukt onderdeel de UV-blootstelling van zijn toepassingslocatie doorstaat, kan alleen worden beantwoord met een test met gedefinieerde bestraling en een gemeten dosis. Wij leveren de meettechniek hiervoor: UV-bestralingskamers zoals de BS-02 voor reproduceerbare verouderingstests in het laboratorium, de UVpad-spectroradiometer en de Radiometer RMD Pro voor het meten van spectrum, bestralingssterkte en dosis op het onderdeel zelf. Stuurt u ons uw vraag.