ASA Filament - Industrieller Kunststoff für den 3D-Druck

Acryl-Styrol-Acrylnitrit (ASA) ist ein amorpher Thermoplast, der genau wie ABS aus fossilen Brennstoffen gewonnen wird. Dieses Material gibt es bereits seit über 40 Jahren, es wird aber erst in letzter Zeit für den 3D-Druck verwendet.

Ursprünglich als Alternative zu ABS entwickelt, weißt ASA Filament im Vergleich eine viel höhere Schlagfestigkeit auf. Es eignet sich deshalb sehr gut für technische Bauteile. Die herausragendsten Vorteile liegen aber in der guten UV- und Witterungsbeständigkeit, wodurch dieses Material vielfach für Außenanwendungen genutzt wird.

Aufgrund seiner hohen Resistenz gegenüber Hitze, Feuchtigkeit und einer Vielzahl von Chemikalien wird dieses Material oft für Alltagsgegenstände oder auch in der Automobilindustrie genutzt.

Es lässt sich außerdem gut recyceln.

3D-Druck mit ASA Filament

Spinnendiagramm mit den technischen eigenschaften von ASA Filament

ASA Filament wird den technischen Materialien zugeordnet, da es sehr zäh und widerstandsfähig ist.  Von seinen Eigenschaften her und der Druckbarkeit ist es eine Kombination aus PLA und ABS anzusehen.

Es lässt sich so gut drucken wie PLA Filament und verzieht sich nur ganz wenig. Die mechanischen Eigenschaften ähnlich jedoch eher dem ABS Filament, allerdings ist es UV- und temperaturbeständiger, was die Grundlage für eine Erweiterung der Anwendungsgebiete mit sich bringt.

Aufgrund seiner hohen Schlagfestigkeit können sowohl glanzvolle als auch kratzfeste Oberflächen hergestellt werden.

Gedruckte ASA-Bauteile können mittels Aceton-Dampf im Nachhinein geglättet werden.

Ein wichtiger Punkt bei der Arbeit mit ASA Filament ist die Frischluftzufuhr im Raum. Durch die beim Erhitzen entstehenden Dämpfe werden die Atemwege gereizt. Dies kann zu gesundheitlichen Beeinträchtigungen führen, wenn man nicht darauf achtet.

ASA wird erst ab einer Temperatur von ca. 95°C weich.

Die Kosten für ASA Filament liegen im Durchschnitt bei 35-85€ pro KG.

Diagramm Allgemeine Eigenschaften ASA Filament

Mögliche Anwendungen von ASA Filament

Aufgrund seiner großartigen mechanischen Eigenschaften ist ASA vielseitig einsetzbar. Besonders die UV-Beständigkeit ist der bedeutendste Aspekt von ASA.

Die wichtigsten Einsatzgebiete sind deshalb:

Beschilderung im Außenbereich, Außenmöbel, Dachrinnen, Abflussrohre, Stoßfängerabdeckungen, Seitenspiegelgehäuse, Kaffeemaschinen, Radiogehäuse, Futternäpfe

Vor-und Nachteile von ASA Filament

Vorteile:

  • Schwer entflammbar
  • Hohe Schlag- und Verschleißfestigkeit
  • Resistenz gegen Verwitterung und hohe UV-Beständigkeit
  • Beständig gegen Säuren und Laugen mittlerer Konzentration
  • Hohe Steifigkeit
  • Kratz- und bruchfest
  • Gute Oberfläche/glänzend
  • Sehr abriebfest
  • Hohe Temperaturbeständigkeit
  • Lässt sich gut nachbearbeiten
  • Kann mit Acetondämpfen geglättet werden
  • Recycelbar

Nachteile:

  • Spannungsrisse durch zu schnelles Abkühlen
  • Beheizbares Druckbett notwendig
  • Erfordert hohe Drucktemperaturen
  • Kostenintensiv
  • Geruchsbildung beim Druck
  • Große Modelle verziehen sich oft

Vorüberlegung beim 3D-Druck mit ASA Filament

3D-Drucker Voraussetzungen:

1. Beheiztes Druckbett

Beim 3D-Druck mit ASA ist ein beheizbares Druckbett die Grundvoraussetzung. Nur so haften die Bauteile auch richtig auf dem Druckbett.

2. Geschlossener Druckraum (optional)

Ein geschlossener Druckraum ist kein Muss. Jedoch kannst du damit mögliche Druckfehler (z.B. gespaltene Schichten) umgehen bzw. auf ein Minimum reduzieren. Mit Hilfe des geschlossenen Druckraums kann eine erhöhte Umgebungstemperatur aufrechterhalten werden, wodurch der komplette Druck gleichmäßiger abgekühlt. Es kommt seltener zum Warping.

Welches Support-Material eignet sich für ASA Filament?
Als Support-Material gut geeignet ist HIPS Filament, da es ungefähr mit der gleichen
Extrusionstemperatur verarbeitet wird.

Lagerung:
ASA hat die Fähigkeit, Wasser zu binden. Daher ist es ratsam, die Filamente trocken zu lagern. Luftdichte ZIP-Beutel mit dem Trocknungsmittel Silica eignen sich gut dafür.

Neben der trockenen Lagerung achte darauf, das Material vor UV-Strahlen zu schützen.

Trocknung:
Sollte das Filament nach einiger Zeit doch Feuchtigkeit aufgenommen haben, so kannst du es mit Hilfe eines Dörrgeräts oder auch im Backofen einfach wieder trocken. Im Handel sind auch professionelle Trocknungsboxen erhältlich.

Trocknungszeit und Temperatur für ASA liegen ähnlich dem ABS Material bei ca. 60-80°C und 4 Stunden Umluft.

Bitte teste vorher mit einem kleinen Stück Filament aus ob es so passt, bevor die ganze Rolle im Ofen schmilzt.

Sicherheit:
Beim Druck von ASA entstehen Dämpfe, die Kopfschmerzen und andere Gesundheitsprobleme auslösen können. Ein geeigneter Raum mit regelmäßiger Frischluftzufuhr ist daher zu empfehlen.

Welche Slicing-Einstellungen verwende ich für ASA Filament?

Bitte beachte, dass die hier gemachten Angaben nur Empfehlungen sind. Je nach Zusammensetzung des Filaments können einige Werte auch etwas abweichen. Am Anfang solltest du immer mit den Herstellerwerten arbeiten.

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Drucktemperatur (230°C - 260°C)

Beim Drucken mit ASA Filament werden hohe Drucktemperaturen zwischen 230-260°C benötigt. Je höher die Drucktemperatur, desto besser ist auch die Schichthaftung, was ideal bei technischen Bauteilen ist.

Dabei ist zu bedenken, dass sehr hohe Temperaturunterschiede zwischen Druckdüse und Druckbett schneller das unerwünschte „Warping“ zur Folge haben können.

Zu hohe Temperaturen erkennt man daran, dass die Schichten etwas verlaufen und sich Fäden am Bauteil bilden können.

Sollten die Schichten jedoch fleckig und etwas rau sein, ist das ein Zeichen für eine zu geringe Drucktemperatur.

Eine spezielle Druckdüse wird nicht benötigt.

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Druckbett und Druckbetttemperatur (80°C - 110°C)

Beim Druck mit ASA Filament ist ein beheizbares Druckbett unabdingbar. Es sorgt für die richtige Druckbetthaftung deines Bauteils.

Der Temperaturbereich zwischen 80°C und 110°C ist im Vergleich zu anderen Materialien sehr hoch.

Je größer dein Bauteil, desto höhere Kräfte wirken zwischen den Schichten. Um diesen Kräften entgegenzuwirken sowie Warping zu vermeiden, trage vor dem Druck etwas Haftverstärker auf das Druckbett auf. Gerade bei Glasplatten können Kapton-Band, Haarspray, Haftkleber oder Haftspray ein guter Haftverstärker sein.

Auch perforierte bzw. grobe Dauerdruckplatten, die bei einigen Prusa - 3D-Druckern zur Ausstattung gehören, eignen sich gut für das Drucken mit ASA Material.

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Druckgeschwindigkeit (30mm/s - 60mm/s)

Um qualitativ hochwertige ASA Bauteile zu erhalten, solltest du mittlere Druckgeschwindigkeiten zwischen 30mm/s und 60mm/s nutzen.

Je höher die Druckgeschwindigkeit gewählt wird, desto höhere Drucktemperaturen werden benötigt, um das Material auch rechtzeitig zum Schmelzen zu bringen.

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Druckgeschwindigkeit erste Schicht (15mm/s - 30mm/s)

Damit die Haftung zwischen der ersten Schicht und dem Druckbett auch ausreicht, sollte eine geringe Druckgeschwindigkeit für die erste Schicht gewählt werden.

Mit 15mm/s bis 30mm/s habe ich gute Erfahrungen gemacht.

Gerade bei scharfen Ecken konnte ich dem „Warping“ so entgegenwirken.

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Kühlung (0% - 30%)

Der Lüfter für dein Druckobjekt sollte während des Drucks mit ASA-Filament nicht benutzt werden oder ggf. nur auf geringer Stufe laufen (10-30%).

Generell kann man empfehlen, ASA mit ausgeschaltetem Bauteillüfter zu drucken. Die Schichthaftung wird dadurch maximiert. 

Aufgrund der hohen Schrumpfungsrate des ASA Filaments führt das zu schnelle Abkühlen meist zu Rissen im Bauteil, weil die daraus entstehenden Spannungen nicht ausgeglichen werden können.

Sollte dein Bauteil große Überhänge oder Brücken aufweisen, kannst du den Bauteillüfter auf einer geringen Stufe laufen lassen. Auch kleine Bauteile können mit einer leichten Kühlung gedruckt werden. Die daraus entstehenden Spannungen sind eher gering, aber es kann leicht zu einer Überhitzung kommen.

Um spezielle Bereiche mit den gewünschten Lüftereinstellungen zu drucken, eignen sich individuelle Skripte, die du im Slicer einstellen kannst.

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Füllung

Ähnlich wie beim ABS ist gerade das Warping ein häufiges Problem beim Druck mit ASA.

Es ist ratsam, mit einer geringen Fülldichte von 15-30% zu arbeiten. Das verringert die Spannungen im Bauteil.

Eine gute Möglichkeit, die Stabilität deiner Bauteile trotz geringer Fülldichte zu erhöhen, wäre die Vergrößerung der Wandstärke.   

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Schichthöhe

Je größer die Schichthöhe, desto höher muss die Drucktemperatur sein, weil eine größere Menge an Material aufgeschmolzen werden muss. Die Schichthöhe von 0,2mm sollte bei ASA Material nur geringfügig viel überschritten werden, da sich sonst zu viel Spannung zwischen den einzelnen Schichten aufbaut. Die Folge wären unschöne gespaltenen Schichten.  

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Schichthöhe erste Schicht

In der Regel sollte die erste Schicht 150% der normalen Schichthöhe betragen. Das erhöht die Gesamtkontaktfläche und verbessert die Haftung auf dem Druckbett.

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Druckbetthaftung

Eine gute Druckbetthaftung ist bei ASA Filament eine sehr große Herausforderung.

Der richtige Abstand zwischen Druckbett und Druckdüse ist dabei außerordentlich wichtig.

Zur weiteren Verbesserung der Druckbetthaftung können in den Slicern verschiedene zusätzliche Funktionen wie Raft und Brim nützlich sein.

Raft: Beim Raft wird eine horizontale Struktur unter das komplette Bauteil gedruckt. Diese große Oberfläche haftet sehr gut auf dem Druckbett, hinterlässt jedoch Spuren auf der Unterseite.

Brim: Mit Hilfe der Brim-Funktion werden in der ersten Schicht mehrere Bahnen um das Bauteil gedruckt, wodurch die Auflagefläche vergrößert wird. Diese nicht zum Bauteil gehörigen Bahnen müssen nach dem Druck entfernt werden.

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Flussfaktor

Eine entscheidende Änderung des Flussfaktors ist beim Druck mit ASA Filament nicht notwendig.

Je nach Einstellung des 3D-Druckers und der Qualität deines Druckergebnisses, kannst du mit den Herstellerwerten experimentieren.

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Retraction

Der Rückzugsweg und die Rückzugsgeschwindigkeit können je nach Art des Extruders variieren.

Ein Bowden-Extruder benötigt in der Regel einen größeren Rückzugsweg, da hier der Weg zwischen der Druckdüse und dem Materialförderrad länger ist als beim Direct - Extruder.

Die Einzugslänge für Direct - Extruder liegt zwischen 0,5mm-2mm. Bei den Bowden - Extrudern sind wir dagegen bei 4mm-8mm.

Die Rückzugsgeschwindigkeiten sollten sich zwischen 20mm/s bis 45mm/s einpendeln.

Spezial Funktion:

Gerade beim Druck mit ASA Filament ist es wichtig, dass kein Luftstrom an das Bauteil gelangt. Nur so kann Warping vermieden werden.

Eine gute Möglichkeit, den kalten Luftstrom vom Bauteil weg zu leiten, kann über den Slicer durch eine Art Windschutz erzeugt werden.  

Hierbei wird eine einschichtige Wand um das Bauteil gedruckt, die verhindert, dass der Luftzug auf das eigentliche Bauteil trifft. Unser „Windschutz“ verhindert nicht nur das Warping sondern reduziert auch das Problem der gespaltenen Schichten.

Häufige Druckfehler beim 3D-Druck mit ASA Filament

Was tun bei Warping(Verzug)?

Aufgrund unzureichender Haftung und ungleichmäßiger Abkühlung des ASA Filaments kann es vorkommen, dass sich das Bauteil verzieht und es sich an den Ecken von der Druckplatte ablöst.

Wenn das passiert, ist es empfehlenswert, die Temperatur der Druckplatte erhöhen oder einen von den oben genannten Haftverstärkern zu nutzen.

Eine weitere Möglichkeit dem Warping entgegenzuwirken, besteht darin, zusätzlich einen Brim oder Raft zu drucken. So wird die Grundfläche des Bauteils entscheidend vergrößert. Beide Optionen können im Slicer eingestellt werden.

Folgende Tipps können dir helfen, diesen Druckfehler zu vermeiden:

  • Druckbett nivellieren
  • Druckbett reinigen
  • Beheizbares Druckbett verwenden
  • Beheizbaren Druckraum nutzen
  • Haftmittel verwenden
  • Dauerdruckplatte verwenden
  • Große Temperaturschwankungen vermeiden
  • Druckbetthaftung aktivieren
  • Füllung verringern
  • Schichtstärke reduzieren
  • Füllmuster ändern
  • Konstruktionsdaten überarbeiten

Was tun bei Gespaltenen Schichten(Split Layers)?

Beim 3D-Druck mit ASA kann es zu gespaltenen Schichten kommen, wenn die Druckeinstellungen zueinander nicht richtig passen.

Folgende Tipps können dir helfen, diesen Druckfehler zu vermeiden:

  • Drucktemperatur erhöhen
  • Lüftergeschwindigkeit reduzieren
  • Schichthöhe(Layerhöhe) verringern
  • Druckgeschwindigkeit reduzieren

Was tun bei Stringing(Fäden)?

Dieser Fehler tritt auf, wenn der Druck in der Düse zu groß ist und das aufgeschmolzene Material unter dem Einfluss der Schwerkraft aus der Düse läuft.

Zur Fehlerbehebung gibt es verschiedene Möglichkeiten:

  •  Rückzugs-Einstellungen verändern
  •  Drucktemperatur reduzieren
  •  Flussrate reduzieren
  •  Linienbreite verringern
  •  Lüftergeschwindigkeit erhöhen
  •  Düse reinigen

Weitere Druckfehler schnell und effektiv beheben?

Nachbearbeitung von drucken aus ASA Filament

Bauteile, die aus ASA Filament gedruckt wurden, verhalten sich ähnlich wie ABS-Bauteile und lassen sich deshalb sehr gut nachbearbeiten. Die hohe Härte und Schlagfestigkeit des Materials ermöglichen es, gedruckte Werkstücke zu sägen, fräsen, schleifen, polieren, kleben, lackieren und zu bemalen.

Eine Besonderheit, die beim Nachbearbeiten von ASA - Material sehr schöne Oberflächen erzeugen kann, ist das sogenannte Smoothen. Die Oberfläche wird mit Aceton bedampft und dabei die Oberflächenstruktur des Modells geglättet.

 Hier ist es jedoch äußerte Vorsicht geboten, da Aceton leicht brennbar ist und gesundheitsschädliche Inhaltsstoffe besitzt.

Wichtige Fragen zum ASA Filament

Ist ASA Filament giftig?

Da ASA Filament ähnliche Inhaltsstoffe wie ABS Filament aufweist, enthält es ebenfalls Stoffe, die die Gesundheit beeinträchtigen können.

Es ist nicht direkt giftig, erzeugt jedoch während des thermischen Prozesses „3D-Druck“ winzige Mikropartikel und gesundheitsschädliche Dämpfe, die aber nicht so stark wie beim ABS Filament sind.

Ein geeigneter und gut durchgelüfteter Raum sollte beim 3D-Druck von ASA Filament vorhanden sein. Nicht geeignet sind daher Wohnräume, in denen man sich gemeinsam mit Familie und Kindern aufhält.

Ist ASA Filament lebensmittelecht?

Grundsätzlich ist ASA Filament nicht lebensmittelecht.

Es gibt spezielle ASA – Sorten, die genau dafür modifiziert wurden. Jedoch sind diese noch nicht für den 3D-Druck anwendbar.

Wie hitzebeständig ist ASA Filament?

ASA hält Temperaturen bis zu 95°C aus. Dieser Kunststoff hält auch extremen Witterungseinflüssen stand und behält über Jahre hinweg seine Farbe.

Wie stabil ist ASA?

ASA ist sehr stabil, lässt sich nur sehr schwer verformen und besitzt eine gute Beständigkeit gegen viele Chemikalien.

ASA Filament online kaufen

Hier findest du eine Übersicht, wo du ASA Filament online kaufen kannst. Die Paltzierung erfolgt rein zufällig.

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