ASA als Material für den 3D-Druck

ASA (Acrylnitril-Styrol-Acrylat) ist ein amorpher Thermoplast, der dem ABS sehr ähnlich ist. Der Hauptunterschied besteht darin, dass es sich um ein Acrylelastomer handelt und ABS hingegen ein Butadienelastomer ist. Man findet es in Form von Filamenten für den FDM/FFF-3D-Druck vor. In diesem Leitfaden zu ASA konzentrieren wir uns auf die Herstellung, Eigenschaften und die möglichen Anwendungen des Thermoplasts. Im Anschluss finden Sie eine Übersicht über die wichtigsten Hersteller und Preise.

Bild: Stratasys

Herstellung und Materialeigenschaften

Erstmals wurde ASA 1970 von dem Hersteller BASF unter dem Namen Luran® S auf den Markt gebracht und kann heute geformt, gespritzt oder extrudiert werden. ASA wird dabei zunehmend von Personen verwendet, die über einen FDM-3D-Drucker verfügen. Der Thermoplast gilt als Terpolymer, was bedeutet, dass das Material aus drei verschiedenen Monomeren synthetisiert wird. Es wird durch die Polymerisation von Acrylnitril, Styrol und Acrylat gewonnen. Dabei sorgt das Styrol für den Glanz des Thermoplasten, während das Acrylnitril für chemische Beständigkeit, gute Feuchtigkeitsaufnahme und Formbeständigkeit sorgt. Acrylat macht das ASA robust, sodass es starken Stößen standhalten kann. 

Wie ABS wird auch ASA aus Erdöl hergestellt und gilt als technischer Kunststoff. Er behält sein Aussehen und seine Schlagfestigkeit auch unter ungünstigen Bedingungen bei, beispielsweise bei längerem Aussetzen an Luft, Regen, Kälte oder Hitze. Aus diesem Grund wird das Material häufig zur Herstellung von Alltagsgegenständen verwendet, die widerstandsfähiger sein müssen, wie z. B. Elektroinstallationen, Autoteile oder sogar Spielzeug. Obwohl ASA aus Erdöl hergestellt wird, ist es durchaus möglich, es zu recyceln. Darüber hinaus weist der Thermoplast beim 3D-Druck eine Reihe von Eigenschaften auf, die ihn von den Hauptkunststoffen PLA und ABS unterscheiden. Zunächst einmal ist ABS sehr anfällig für Warping und neigt dazu, sich zu verfärben, wenn es mit raueren Umweltbedingungen in Berührung kommt. Diese beiden Nachteile treten bei ASA-Kunststoff nicht auf, wenn bestimmte Richtlinien befolgt werden. Er ist auch wesentlich widerstandsfähiger gegen UV-Strahlen. Außerdem ist ein Filament aus dem Material, deutlich leichter zu drucken als PLA und ABS, was es ideal für eine Reihe von Anwendungen, vor allem in der Automobilindustrie, macht

ASA ist leichter zu drucken als ABS (Bild: ZMorph)

3D-Druck von ASA

Wie bereits erläutert, liegt ASA in Form von Filamenten vor und eignet sich daher für Extrusionsverfahren. Was die Eigenschaften des Materials betrifft, so schmilzt es zwischen 245 und 260ºC. Hierbei zu beachten ist allerdings, dass dieser Wert bei verschiedenen Filament-Herstellern variieren kann. Wir empfehlen Ihnen außerdem eine Temperatur von 80-100ºC für die Druckplatte, um Verformungen zu vermeiden. Das Wichtigste beim 3D-Druck mit ASA ist die korrekte Einstellung des Abstandes zwischen Druckplatte und Extruder. Eine korrekte Einstellung wird die Haftung an der Oberfläche erhöhen, was zu qualitativ hochwertigen Ergebnissen führt. Beachten Sie auch, dass ASA eine hohe Dimensionsstabilität (mechanische Festigkeit), eine hohe Glasübergangstemperatur und chemische Beständigkeit aufweist. Schließlich benötigt das Material, wie ABS, nur wenige Nachbehandlungsschritte – ein entscheidendes Detail, das bei der Herstellung von Teilen Zeit spart. Am Ende des Druckvorgangs bietet ASA ein hochwertigeres Finish als ABS oder PLA. Um es zu glätten, eignet sich das Ausdampfen mit Aceton, sonst kann der Thermoplast auch problemlos geschliffen und verarbeitet werden. Es ist auch möglich, das bedruckte Teil zu lackieren. Dabei ist zu beachten, einen Haftvermittler anzubringen. Dies ist eine Schicht, die die Haftung einer Deckfarbe auf dem Werkstück verbessert, um das Aussehen und die Haltbarkeit der Farbe zu optimieren.

Darüber hinaus weist ASA bestimmte Eigenschaften auf, die bei der Verwendung berücksichtigt werden müssen. Zunächst kann der Druck mit einem offenen 3D-Drucker erfolgen, es wird jedoch dringend empfohlen, einen Drucker mit einer geschlossenen Kammer zu verwenden, da ASA während des Herstellungsprozesses empfindlich auf plötzliche Temperaturänderungen reagieren kann. Dies kann zusätzlich die Styrolemissionen verringern. Zudem wird die Verwendung von Klebeband (Kapton Tape) empfohlen, um einen möglichen Verzugseffekt beim Drucken zu verringern und außerdem eine thermische und elektrische Isolierung zu bieten. ASA-Filament ist sehr vielseitig und kompatibel mit dem HIPS-Stützmaterial für Modelle mit Auskragungen von weniger als 45º von der horizontalen Ebene. Außerdem ist es ratsam, einen Ventilator zu verwenden, um so qualitativ hochwertigere Druckstücke zu erhalten und Probleme wie Risse oder eine Überhitzung des 3D-Druckers zu vermeiden. Der Ventilator unterstützt dabei, das Material zu verfestigen, ohne plötzliche Temperaturänderungen zu erzeugen.

Bild: Kimya

Anwendungsbereiche des Materials

Sämtliche Eigenschaften von ASA ermöglichen verschiedene Arten von Anwendungen. So kann das Material für den Prototypenbau, für Werkzeuge oder auch für Endgebrauchsteile verwendet werden. Seine hohe Witterungs-, UV-, Stoß- und Verschleißfestigkeit macht es zu einem zuverlässigen Filament für die Herstellung alltäglicher Komponenten. Es kann z.B. zur Herstellung von Dachrinnen- und Abflussrohren, Elektrokästen oder Möbeln für den Außenbereich verwendet werden. Gefüllt mit Verbundstoffen wie Glasfasern, kann der Kunststoff auch zur Herstellung von Fußgängerbrücken beitragen. ASA wird auch in der Automobilbranche verwendet, beispielsweise für die Konstruktion von Autoteilen wie Stoßstangen oder Seitenspiegeln. Darüber hinaus eignet sich ASA aufgrund seiner großen Auswahl an Farben und Oberflächenbehandlungen ideal für attraktive Prototypen in allen Branchen. Insgesamt eignet sich dieser technische Thermoplast hervorragend für den Einsatz im Freien.

Hersteller und Preis

Wie bereits erwähnt, bietet BASF Forward AM dieses Filament unter dem Handelsnamen Luran® S an. BASF Forward AM ist jedoch nicht der einzige Hersteller, der diesen thermoplastischen Kunststoff entwickelt. Auch das Unternehmen Zortrax hat ASA-Spulen mit einem Durchmesser von 1,75 mm auf den Markt gebracht, die bis zu 40€ (800 g) kosten. Auch Stratasys, Kimya, FilamentOne und Smart Materials bieten den Anwendern dieses fortschrittliche Material an. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass ASA und ABS einen großen Preisunterschied aufweisen. Denn auch wenn das Material laut Stratasys „wie ABS, nur besser“ ist, wirkt sich die Qualität auf die Kosten des Filaments aus. Wenn wir das Beispiel der 1-kg-Spule von FilamentOne nehmen, beläuft sich der Wert auf 33 €. Zum Vergleich: Dasselbe Gewicht für das Material ABS liegt bei einem Preis zwischen 15 und 20€, also fast der Hälfte. Mehr über die Eigenschaften des Filaments erfahren Sie auf den Webseiten der entsprechenden Hersteller.

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*Titelbildnachweis: ZMorph