Der 3D-Druck mit ABS-Filament gelingt nur, wenn die Stabilität der Druckkammer, die Vorbereitung des Druckbetts und die Temperaturregelung optimal aufeinander abgestimmt sind. Acrylnitril-Butadien-Styrol – ABS – war das ursprüngliche technische Filament. Bevor PLA den Einsteigermarkt dominierte, bevor PETG einen Mittelweg bot und lange bevor exotische gefüllte Nylons auf den Markt kamen, war ABS das Material der Wahl, wenn man Teile drucken wollte, die tatsächlich funktionierten. Es ist nach wie vor eines der leistungsfähigsten und am weitesten verbreiteten FDM-Materialien für funktionale Prototypen, Endverbrauchsteile und Anwendungen, bei denen Hitzebeständigkeit und Schlagfestigkeit unverzichtbar sind. Wenn Sie sich zunächst noch zwischen den gängigen Materialien entscheiden müssen, bietet unser Vergleich zwischen PLA, PETG und ABS ist ein guter Filter für den Anfang.
ABS hat den Ruf, schwer zu drucken zu sein – das Verziehen, der Geruch, die Anforderungen an die Gehäuse. Ein Teil dieses Rufs ist durchaus berechtigt. Ein anderer Teil ist jedoch überholt und ein Überbleibsel aus der Zeit, bevor beheizte Druckbetten und Gehäuse zur Standardausstattung gehörten. Dieser Leitfaden trennt Fakten von Mythen und bietet einen vollständigen Druck-Workflow, mit dem sich maßgenaue, stabile ABS-Teile mit minimalem Aufwand herstellen lassen. Wenn das Abheben an den Ecken Ihr häufigstes Problem ist, dann ist unser Leitfaden zur Verformung beim 3D-Druck befasst sich eingehender mit den Themen Gehäuse, Haftung und Steuerung des Temperaturgradienten.
Was ABS eigentlich ist: Das Drei-Monomer-System
ABS ist ein Terpolymer – ein Copolymer aus drei unterschiedlichen Monomeren –, von denen jedes dem Endmaterial eine andere Eigenschaft verleiht. Acrylnitril sorgt für chemische Beständigkeit, Wärmestabilität und Oberflächenhärte. Butadien sorgt für Schlagzähigkeit und Zähigkeit, insbesondere bei niedrigen Temperaturen. Styrol sorgt für Steifigkeit, Glanz und Verarbeitbarkeit. Das Verhältnis dieser drei Komponenten bestimmt die Ausgewogenheit der Eigenschaften: Ein höherer Acrylnitril-Anteil verbessert die Chemikalien- und Hitzebeständigkeit, ein höherer Butadien-Anteil verbessert die Schlagzähigkeit und ein höherer Styrol-Anteil verbessert die Steifigkeit und die Oberflächenbeschaffenheit.
Die meisten ABS-Filamente für den 3D-Druck weisen ein Acrylnitril-Butadien-Styrol-Verhältnis im Bereich von 15–35% Acrylnitril, 5–30% Butadien und 40–60% Styrol auf. Die Butadienkomponente liegt in Form diskreter Kautschukpartikel vor, die in einer kontinuierlichen SAN-Matrix (Styrol-Acrylnitril) dispergiert sind – diese zweiphasige Morphologie verleiht ABS seine charakteristische Kombination aus Steifigkeit und Zähigkeit. Die SAN-Matrix sorgt für Festigkeit und Steifigkeit; die Butadien-Kautschukpartikel absorbieren Aufprallenergie durch Kavitation und induzieren dabei ein Scherverformen in der umgebenden Matrix.
Diese Struktur erklärt auch das Verhalten von ABS gegenüber Aceton. Aceton löst die SAN-Matrixphase – das Styrol-Acrylnitril-Copolymer – auf, während die Butadien-Kautschuk-Domänen als disperse Phase erhalten bleiben. Diese selektive Auflösung bildet die Grundlage für die Acetondampfglättung, bei der das oberflächliche SAN geschmolzen wird, um eine glänzende, versiegelte Oberfläche zu erzeugen, während die Kautschukdomänen die darunterliegende mechanische Festigkeit bewahren.
| Eigentum | ABS | PLA | PETG | ASA |
|---|---|---|---|---|
| Zugfestigkeit | 35–45 MPa | 50-60 | 50-55 | 35-45 |
| Schlagzähigkeit (Izod) | 200–400 J/m | 30-50 | 80-110 | 150-350 |
| Glasübergangstemperatur (Tg) | ~105 °C | ~60 °C | ~80 °C | ~105 °C |
| HDT (0,45 MPa) | ~95 °C | ~55 °C | ~70 °C | ~95 °C |
| Dehnung beim Bruch | 10-25% | 5-10% | 15-25% | 15-30% |
| UV-Beständigkeit | Schlecht | Messe | Gut | Ausgezeichnet |
| Dichte | 1,04 g/cm³ | 1.24 | 1.27 | 1.07 |
| Kosten/kg | $20-35 | $20-30 | $25-40 | $30-45 |
Druckeranforderungen: Was ABS erfordert
ABS ist gegenüber minderwertiger Hardware weniger nachsichtig als PLA oder PETG, doch die Anforderungen sind gut bekannt und die meisten modernen Drucker erfüllen sie. Die drei wesentlichen Elemente sind ein Vollmetall-Hotend, das 230–260 °C erreichen kann, ein beheiztes Druckbett, das 90–110 °C hält, und ein Gehäuse, das eine Umgebungstemperatur von 40–60 °C gewährleistet. Jedes Element beugt einer bestimmten Fehlerursache beim ABS-Druck vor.
Die Anforderung an ein Vollmetall-Hotend ergibt sich aus den Drucktemperaturen für ABS von 230–260 °C. PTFE-ausgekleidete Hotends beginnen ab etwa 240 °C zu zersetzen, setzen dabei Dämpfe frei und verlieren nach und nach ihre Antihaft-Eigenschaften. Die meisten ABS-Drucke erfolgen bei 240–250 °C, was genau an der Zersetzungsschwelle für PTFE-ausgekleidete Hotends liegt. Ein Vollmetall-Hotend beseitigt dieses Problem und ermöglicht die Nutzung des gesamten Temperaturbereichs, von dem ABS profitiert.
Ein beheiztes Druckbett bei 90–110 °C ist unabdingbar. ABS hat eine Glasübergangstemperatur von etwa 105 °C, und das Druckbett muss diese Temperatur erreichen oder nahe daran liegen, damit die ersten Schichten über der Tg bleiben. Dadurch wird die unterschiedliche Abkühlung verhindert, die zu Verformungen führt – wenn die unteren Schichten unter die Tg abkühlen, während die oberen Schichten noch aufgebracht werden, entsteht durch den Schrumpfungsunterschied zwischen dem erstarrten unteren Teil und dem sich noch zusammenziehenden oberen Teil ein Biegemoment, das Ecken und Kanten von der Bauplatte abhebt.
Beim Gehäuse unterscheiden sich Druckfarmen und Einsteiger am stärksten voneinander. Ein passiv beheiztes Gehäuse – ein Kasten um den Drucker herum, der die Abwärme des Druckbetts und des Hotends auffängt – erreicht typischerweise 35–45 °C, was für kleine bis mittelgroße ABS-Teile ausreichend ist. Aktiv beheizte Gehäuse mit 55–65 °C produzieren selbst bei großen Geometrien zuverlässig ebene, spannungsfreie Teile. Entscheidend ist die Verringerung der Umgebungstemperatur über die Gehäusewand hinweg: Wenn die Umgebungstemperatur außerhalb des Gehäuses 20 °C und im Inneren 45 °C beträgt, ist der Temperaturgradient von 25 °C über die Gehäusewand hinweg gut zu bewältigen. Ohne Gehäuse ist die Teileoberfläche direkt einem Temperaturgefälle von 40–50 °C ausgesetzt, und bei jedem Teil, dessen Abmessungen in mindestens einer Richtung größer als etwa 50 mm sind, ist ein Verziehen nahezu unvermeidlich.
Bett-Haftung bei ABS: Der umfassende Leitfaden zur Oberflächenbehandlung
Die Haftung auf dem Druckbett ist bei ABS kein Problem mehr, doch die Lösung hängt von der Beschaffenheit Ihrer Druckbettoberfläche ab. Es gibt keine allgemeingültige Antwort – die richtige Wahl hängt davon ab, worauf Sie drucken.
PEI-Platten (Polyetherimid)
PEI ist der Goldstandard für die Haftung von ABS auf dem Druckbett. Bei einer Betttemperatur von 100–110 °C bildet ABS eine starke Verbindung mit sauberen PEI-Oberflächen. Der Schlüssel zum Erfolg bei PEI liegt in der Oberflächenvorbereitung: Wischen Sie die Oberfläche zwischen den Drucken mit Isopropylalkohol ab und schrubben Sie sie regelmäßig – alle 20–30 Drucke oder wenn die Haftung nachlässt – mit Stahlwolle der Körnung 0000 und Aceton, um die oxidierte Oberflächenschicht zu entfernen und frisches PEI freizulegen. Verwenden Sie Aceton nicht öfter als einmal alle 20–30 Drucke auf PEI; PEI ist zwar acetonbeständig, aber nicht acetonfest, und übermäßiges Reinigen schädigt die Oberfläche.
Wichtig: Drucken Sie ABS nicht direkt auf glattem PEI bei Temperaturen über 110 °C. Bei diesen Temperaturen kann die Haftung zwischen ABS und PEI so stark werden, dass sich die PEI-Beschichtung beim Entnehmen der Teile vom Stahlblech ablöst. Strukturiertes PEI verhindert dieses Problem, indem es die Kontaktfläche begrenzt und Spannungskonzentrationspunkte für die Teileentnahme schafft.
Kapton-Klebeband (Polyimidfolie)
Kapton-Klebeband auf Glas war die ursprüngliche ABS-Bettoberfläche und funktioniert nach wie vor. Die Polyimidfolie bietet bei 100–110 °C eine hervorragende Haftung, und die Teile lassen sich sauber ablösen, sobald das Bett unter etwa 60 °C abkühlt. Der größte Nachteil liegt in der Anbringung – das Aufbringen von Kapton-Klebeband ohne Blasen oder Falten erfordert etwas Übung – sowie in der Haltbarkeit, da das Klebeband je nach Teilegröße und Entnahmetechnik nach 5–15 Drucken ausgetauscht werden muss.
ABS-Suspension (in Aceton gelöstes ABS)
Die klassische kostengünstige Lösung: Lösen Sie ein paar Gramm ABS-Filament oder -Reststücke in 50–100 ml Aceton auf, um eine dünne Aufschlämmung herzustellen, und tragen Sie diese dann mit einem Pinsel auf die Baufläche auf. Das Aceton verdunstet und hinterlässt einen dünnen ABS-Film, an dem das gedruckte Teil chemisch haftet. Effektiv und praktisch kostenlos, aber unordentlich, und die Acetondämpfe erfordern eine Belüftung. Diese Methode funktioniert zuverlässig auf Glas, Aluminium und fast jeder starren Baufläche.
Klebestift und Haarspray
Ein Klebestift auf PVA-Basis (die violette Sorte von Elmer’s gilt als Community-Standard), der auf ein auf 100 °C erhitztes Druckbett aufgetragen wird, bildet eine Trennschicht, an der ABS gut haftet und von der es sich sauber ablösen lässt. Der Mechanismus unterscheidet sich von dem bei PEI oder Kapton – der Klebestift fungiert als Opfer-Schnittstelle, die sowohl an der Bauplatte als auch am ABS-Teil haftet und sich von beiden sauber ablöst. Haarspray funktioniert ähnlich: Der Copolymerfilm (typischerweise ein Vinylacetat-Croton-Säure-Copolymer) haftet am Glas und bietet eine Oberfläche, an der heißes ABS haften kann.
Druckeinstellungen: Temperatur, Geschwindigkeit und das Kühlungsparadoxon
Düsentemperatur: 230–260 °C
Die meisten ABS-Materialien lassen sich bei 240–250 °C gut drucken. Unterhalb von 230 °C leidet die Schichthaftung, da die extrudierte Schmelze die Oberfläche der vorherigen Schicht nicht ausreichend wieder schmelzen kann. Oberhalb von 260 °C beginnt der thermische Abbau der Butadienphase, was zu Verfärbungen und einer verminderten Schlagzähigkeit führt. Drucken Sie einen Temperaturturm im Bereich von 230–260 °C in 5-°C-Schritten und brechen Sie den Turm anschließend auseinander – die Temperatur, bei der die höchste Schichtenhaftung ohne Verfärbung erzielt wird, ist Ihre optimale Einstellung für diese spezielle Filamentspule.
Betttemperatur: 100–110 °C
Stellen Sie die Betttemperatur für die erste Schicht auf 100–110 °C ein und halten Sie diese Temperatur während des gesamten Druckvorgangs aufrecht. Eine Senkung der Betttemperatur nach den ersten paar Schichten – eine gängige Strategie bei PLA – ist bei ABS kontraproduktiv, da das Bauteil während der gesamten Druckdauer eine kontrollierte Temperaturgradientenregelung benötigt.
Kühlung: Die am häufigsten missverstandene Einstellung
Die weit verbreitete Annahme, dass ABS keinerlei Teilekühlung erfordert, ist falsch – oder besser gesagt: Sie trifft nur auf Drucker im Freien zu, bei denen jeder Lüfter einen schädlichen Temperaturgradienten erzeugt. In einem geschlossenen Drucker bei einer Umgebungstemperatur von 40–60 °C verbessert eine moderate Teilekühlung bei einer Lüftergeschwindigkeit von 20–40% die Überhangleistung, reduziert Fadenbildung und sorgt für schärfere Ecken, ohne Verformungen zu verursachen. Die entscheidende Variable ist die Lufttemperatur: Wenn die Luft im Gehäuse 45 °C warm ist, verursacht das Anblasen von 45 °C warmer Luft auf das Druckteil keinen Thermoschock. Das Anblasen von 20 °C warmer Raumluft – wie es bei einem offenen Drucker der Fall ist – führt jedoch unweigerlich zu Verformungen und Delaminationen.
Praktische Empfehlung: Bei einem geeigneten Gehäuse, in dem eine Temperatur von mindestens 40 °C aufrechterhalten wird, sollten Sie nach den Schichten 3–5 den Bauteilkühlventilator 20-30% einsetzen. Deaktivieren Sie den Ventilator bei Brücken und Überhängen mit einer Neigung von mehr als 45°, um eine übermäßige lokale Abkühlung zu vermeiden. Bei Druckern ohne Gehäuse lassen Sie den Lüfter vollständig ausgeschaltet und nehmen Sie die damit verbundenen Abstriche bei der Qualität der Überhänge in Kauf.
Druckgeschwindigkeit: 40–60 mm/s
ABS profitiert von moderaten Druckgeschwindigkeiten. 40–60 mm/s für die Außenkonturen und 60–80 mm/s für die Füllung führen zu gleichmäßigen Ergebnissen. Geschwindigkeiten über 80 mm/s führen in der Regel zu einer schlechten Haftung zwischen den Schichten, unabhängig von der Temperatur, da der extrudierte Strang nicht genügend Kontaktzeit mit der vorherigen Schicht hat. Bei Geschwindigkeiten unter 30 mm/s besteht die Gefahr einer Überhitzung des Teils – da das Gehäuse die Wärme speichert und das Hotend zu lange über demselben Bereich verweilt, kann es zu lokaler thermischer Zersetzung kommen.
Rückzug: Der Kampf gegen den „Stringing-Dämon“
ABS neigt stärker zum Fadenziehen als PLA und weniger als PETG, aber es kommt dennoch dazu. Eine Rückzugseinstellung von 4–7 mm bei 25–40 mm/s für Bowden-Extruder bzw. 1–2 mm bei 25–35 mm/s für Direktantriebe verhindert das Fadenziehen in der Regel wirksam. Wenn das Fadenziehen bei diesen Einstellungen weiterhin auftritt, enthält das Filament wahrscheinlich Feuchtigkeit – ABS ist mäßig hygroskopisch und nimmt 0,2–0,41 TP3T Feuchtigkeit pro Gewichtseinheit auf, was ausreicht, um sichtbares Fadenziehen und eine verschlechterte Oberflächenqualität zu verursachen. Trocknen Sie ABS vor dem Drucken 4–6 Stunden lang bei 70–80 °C, wenn das Fadenziehen ein Problem darstellt.
Nachbearbeitung: Glättung mit Acetondampf und mehr
Die Glättung mit Acetondampf ist das charakteristische Nachbehandlungsverfahren für ABS und eines der stärksten Argumente für den Einsatz dieses Materials in Anwendungen, bei denen die Oberflächenqualität eine wichtige Rolle spielt. Das Verfahren ist vom Prinzip her einfach: Das gedruckte Teil wird über einem Bad aus flüssigem Aceton in einem verschlossenen Behälter aufgehängt, der Acetondampf kondensiert auf der Oberfläche und löst diese auf, anschließend wird das Teil entnommen und getrocknet. Das Ergebnis ist eine glänzende, spritzgegossene Optik mit ausgefüllten Schichtlinien und einer versiegelten Oberfläche.
Die Durchführung erfordert Sorgfalt. Aceton ist hochentzündlich (Flammpunkt -20 °C) und seine Dämpfe sind schwerer als Luft, was bedeutet, dass sie sich an tief liegenden Stellen ansammeln. Das Glätten mit Acetondämpfen muss in einem gut belüfteten Bereich oder idealerweise in einer speziellen Maschine zum Glätten mit Acetondämpfen mit Temperaturregelung und Lösungsmittelrückgewinnung erfolgen. Die Prozessparameter – Einwirkzeit, Temperatur, Acetonvolumen – bestimmen das Ergebnis: 15–30 Minuten bei 40–50 °C ergeben eine glänzende Oberfläche; eine längere Einwirkzeit oder eine höhere Temperatur löst zu viel Material auf und rundet scharfe Kanten und kleine Details ab. Die Kaltdampfglättung bei Raumtemperatur dauert 1–4 Stunden, ermöglicht jedoch eine feinere Steuerung und bewahrt die Maßgenauigkeit besser.
Zu den Alternativen zum Glätten mit Aceton gehören das Schleifen (ABS lässt sich gut schleifen – beginnen Sie mit Körnung 220 und arbeiten Sie sich bis zu einer Körnung von 800–1200 vor, um eine matte Oberfläche zu erzielen), das Spachteln und Grundieren (Karosseriespachtel, Grundierungsspachtel und Schleifen ergeben eine lackierfertige Oberfläche) sowie Epoxidbeschichtung (XTC-3D oder handelsübliches Zweikomponenten-Epoxid füllt Schichtnähte auf und sorgt für eine harte, glänzende Beschichtung). Jede Methode hat Vor- und Nachteile hinsichtlich Zeitaufwand, Kosten und Maßgenauigkeit, doch dank der Kompatibilität von ABS mit all diesen Verfahren ist es den meisten anderen FDM-Materialien in puncto Flexibilität bei der Nachbearbeitung überlegen.
Wichtigste Anwendungsbereiche: Wo ABS nach wie vor die Nase vorn hat
Komponenten für Kraftfahrzeuge und den Motorraum
Dank seiner Wärmeformbeständigkeit von etwa 95 °C hält ABS den Temperaturen im Innenraum eines im Sommer in der Sonne geparkten Autos stand – ein PLA-Teil, das an einem heißen Tag im Auto liegen bleibt, wird bereits bei etwa 60 °C weich und verwandelt sich in einen unbrauchbaren Klumpen. Innenverkleidungsklammern, Halterungen für das Armaturenbrett, Instrumenteneinsätze und maßgefertigte Schalterblenden sind klassische Anwendungsbereiche für den 3D-Druck mit ABS. Für Anwendungen unter der Motorhaube, wo Temperaturen 100 °C überschreiten können, ist ASA aufgrund seiner UV-Beständigkeit und ähnlicher thermischer Eigenschaften die bessere Wahl.
Funktionsprototypen und Gehäuse
ABS ermöglicht die Herstellung funktionsfähiger Prototypen, die sich wie serienmäßige Spritzgussteile anfühlen und verhalten. Schnappverbindungen funktionieren bei ABS, da die Kombination aus Steifigkeit und Schlagfestigkeit des Materials es ermöglicht, dass Clips und Laschen nachgeben, ohne zu brechen – etwas, das PLA nicht zuverlässig leisten kann. Elektronikgehäuse, Werkzeuggehäuse und Prototypen von Konsumgütern profitieren von der Oberflächenhärte sowie der Beul- und Kratzfestigkeit von ABS.
Endverbrauchsartikel in kontrollierten Umgebungen
ABS ist eines der wenigen FDM-Materialien, die für echte Serienbauteile geeignet sind, insbesondere für Anwendungen im Innenbereich. Seine mechanischen Eigenschaften sind gut charakterisiert, sein Langzeitkriechverhalten ist bekannt und seine Ermüdungsfestigkeit reicht für viele strukturelle Anwendungen aus. Druckfarmen, die ABS-Teile für Konsumgüter, Industrieanlagen und Gehäuse von Medizinprodukten herstellen, zeigen, dass ABS serienreif ist, wenn der Drucker und die Umgebung richtig konfiguriert sind.
Teile, die einer Nachbearbeitung bedürfen
Wenn Ihr Arbeitsablauf das Schleifen, Grundieren, Lackieren oder Galvanisieren umfasst, ist ABS wahrscheinlich das beste verfügbare FDM-Material. Sein Schleifverhalten ist besser als das von PLA, das das Schleifpapier verklebt, und von PETG, das zu zäh ist, um es effizient zu schleifen. Seine chemische Verträglichkeit mit Autolacken und Grundierungen ist ausgezeichnet. Und seine Eignung für die Galvanisierung – ein Verfahren, bei dem zunächst eine chemische Nickel- oder Kupferschicht auf die ABS-Oberfläche aufgebracht wird, um sie leitfähig zu machen, gefolgt von einer herkömmlichen Galvanisierung – eröffnet Anwendungsmöglichkeiten für Teile in Metalloptik zu einem Bruchteil der Kosten des 3D-Drucks mit Metall.
Verzug: Das Kernproblem verstehen und beseitigen
Das Verziehen von ABS ist ein Problem der Wärmeausdehnung und kein Haftungsproblem. Der Wärmeausdehnungskoeffizient (CTE) des Materials beträgt etwa 80–110 µm/m·°C, und die Schrumpfung von der Drucktemperatur auf Raumtemperatur beträgt in der X-Y-Ebene etwa 0,4–0,8%. Tritt diese Schrumpfung ungleichmäßig auf – weil die Unterseite des Teils bei 100 °C gehalten wird, während die Oberseite unter die Glasübergangstemperatur (Tg) abkühlt –, konzentriert sich die daraus resultierende Spannung an der Schnittstelle zum Druckbett, und das Teil löst sich ab.
Die Lösungsansätze für Verformungen bei ABS, geordnet nach ihrer Wirksamkeit:
- Gehäuse bei 40–60 °C: Reduziert den Temperaturgradienten über die gesamte Höhe des Bauteils, wodurch die Schrumpfung gleichmäßiger verläuft. Dies ist die mit Abstand wirksamste Maßnahme gegen Verformungen.
- Bett bei 100–110 °C: Sorgt dafür, dass die unteren Schichten während des gesamten Druckvorgangs über der Glasübergangstemperatur (Tg) bleiben, wodurch eine vorzeitige Verfestigung und die daraus resultierenden Schrumpfspannungen verhindert werden.
- Ränder und Hilfsringe: Eine 5–10 mm breite Kante vergrößert die Haftfläche und verlagert die Spannungskonzentration vom Teileumriss nach außen. Bei Teilen mit scharfen Ecken lässt sich die Spannungskonzentration durch Hinzufügen zylindrischer Hilfscheiben (Durchmesser 5–10 mm, eine Schicht dick) an jeder Ecke ableiten.
- Abgerundete Ecken im Design: Scharfe Ecken führen zu einer Konzentration der Spannungen. Ein Radius von 2–5 mm an allen Ecken reduziert die lokale Spannung an der Schnittstelle zum Druckbett erheblich und entscheidet oft darüber, ob ein Druck gelingt oder sich verzieht – ganz ohne Änderung der Druckereinstellungen.
- Vorheizen der Kammer: Lassen Sie das Gehäuse auf 40 °C aufwärmen, bevor Sie den Druck starten, indem Sie das beheizte Druckbett für 10–15 Minuten einschalten. Wenn Sie den Druck in einem kalten Gehäuse starten, kühlen die ersten Schichten schnell ab, während sich die Kammer langsam erwärmt – genau dieser Temperaturverlauf führt zu Verformungen.
ASA vs. ABS: Wann sollte man aufrüsten?
ASA (Acrylnitril-Styrol-Acrylat) ist chemisch ähnlich wie ABS, ersetzt jedoch die Butadien-Kautschukphase durch einen Acrylatkautschuk. Durch diesen Austausch werden die Doppelbindungen im Polymergerüst beseitigt, die Butadien anfällig für UV-Zersetzung und Oxidation machen. Das Ergebnis ist ein Material, das sich genauso drucken lässt wie ABS – gleiche Temperaturen, gleiche Anforderungen an die Gehäuseumgebung, gleiche Strategien zur Haftung auf dem Druckbett –, jedoch mit deutlich besserer UV-Beständigkeit, Witterungsbeständigkeit und Farbstabilität.
Bei Anwendungen im Außenbereich ist ASA ABS eindeutig überlegen. ABS vergilbt unter Sonneneinstrahlung, wird spröde und verliert innerhalb weniger Monate seine Schlagzähigkeit. ASA behält seine mechanischen Eigenschaften und seine Farbe auch nach jahrelanger Witterungseinwirkung im Freien bei. Für Anwendungen im Innenbereich sind ABS und ASA funktional gleichwertig, und die typischerweise geringeren Kosten von ABS ($20–35/kg gegenüber $30–45/kg für ASA) machen es zur Standardwahl, sofern keine UV-Belastung zu erwarten ist.
Gesundheit und Sicherheit: Die wahre Geschichte hinter den ABS-Dämpfen
ABS setzt beim Drucken flüchtige organische Verbindungen (VOCs) und ultrafeine Partikel (UFPs) frei. Der wichtigste VOC ist Styrol – dasselbe Monomer, das dem ABS seinen Namen und seinen charakteristischen Geruch verleiht –, zusammen mit geringeren Mengen an Acrylnitril, Ethylbenzol und anderen thermischen Zersetzungsprodukten. Styrol wird als möglicherweise krebserregend für den Menschen eingestuft (IARC-Gruppe 2B), Acrylnitril als wahrscheinlich krebserregend für den Menschen (IARC-Gruppe 2A).
Das praktische Risiko durch gelegentliches Drucken mit ABS in einem belüfteten Raum ist gering. Die Emissionsraten eines einzelnen FDM-Druckers liegen um mehrere Größenordnungen unter den Grenzwerten für die berufliche Exposition. In einer Druckfarm, in der mehrere ABS-Drucker im Dauerbetrieb laufen, kann die Anreicherung von VOCs jedoch ein Ausmaß erreichen, das eine aktive Belüftung und Luftfilterung erforderlich macht. Ein HEPA- und Aktivkohle-Filtersystem – entweder in die Druckkammer integriert oder als eigenständiger Raumluftreiniger – beseitigt sowohl die UFPs als auch die VOCs, die beim ABS-Druck entstehen.
Das Gehäuse erfüllt einen doppelten Zweck: Es speichert die Wärme, um die Druckqualität zu gewährleisten, und fängt die Dämpfe aus Sicherheitsgründen auf. Ein geschlossenes Gehäuse mit gefilterter Abluft – selbst ein einfacher Ventilator, der die Luft durch ein Fenster abführt – löst beide Probleme gleichzeitig.
Ist ABS für Ihre Anwendung geeignet?
ABS ist die richtige Wahl, wenn Ihre Anwendung eine Hitzebeständigkeit über 80 °C, eine Schlagfestigkeit, die PLA nicht bieten kann, Flexibilität bei der Nachbearbeitung (Schleifen, Lackieren, Dampfglätten) oder Materialeigenschaften erfordert, die denen von serienmäßig spritzgegossenen ABS-Teilen für die Prototypenentwicklung entsprechen. Es ist die falsche Wahl, wenn die Druckbarkeit im Vordergrund steht (verwenden Sie PLA oder PETG), wenn eine UV-Belastung zu erwarten ist (verwenden Sie ASA), wenn Chemikalienbeständigkeit gegenüber Lösungsmitteln erforderlich ist (verwenden Sie PP oder Nylon) oder wenn ein offener Drucker ohne Gehäuse die einzige verfügbare Ausrüstung ist.
Für den Ingenieur, der funktionsfähige Teile benötigt, die den hohen Temperaturen im Auto standhalten, für den Produktdesigner, der Prototypen benötigt, die sich wie Serienbauteile anfühlen, oder für den Hersteller, der Endverbrauchskomponenten mit genau definierten mechanischen Eigenschaften benötigt, bleibt ABS – nach mehr als einem Jahrzehnt der Filamentinnovation – eines der leistungsfähigsten und kostengünstigsten FDM-Materialien auf dem Markt.
Häufig gestellte Fragen
Kann ich ABS ohne Gehäuse drucken?
Ja, allerdings mit erheblichen Einschränkungen. Kleine Teile, deren Abmessungen in keiner Richtung 50 mm überschreiten, können ohne Gehäuse gedruckt werden, sofern die Haftung auf dem Druckbett optimiert und Zugluft in der Umgebung vermieden wird. Bei mittelgroßen Teilen (50–100 mm) ist der Erfolg grenzwertig – er hängt stark von der Teilegeometrie ab, wobei abgerundete Formen mit geringem Seitenverhältnis besser gelingen als hohe, kantige. Große Teile über 100 mm verziehen sich ohne Gehäuse mit ziemlicher Sicherheit. Ein provisorisches Gehäuse – ein Karton über dem Drucker, ein Fotolichtzelt oder sogar ein Müllsack – reicht für gelegentliche ABS-Drucke aus und kostet so gut wie nichts. Wenn Sie vorhaben, regelmäßig mit ABS zu drucken, sollten Sie in ein ordentliches Gehäuse investieren.
Warum verzieht sich mein ABS-Druck selbst bei einem beheizten Druckbett?
Ein beheiztes Druckbett allein reicht für ABS nicht aus – das Bett hält zwar die unteren Schichten warm, doch die oberen Schichten kühlen an der Luft schnell ab, wodurch ein Temperaturgefälle entsteht, das zu Verformungen führt. Das Gehäuse ist das fehlende Puzzlestück. Überprüfen Sie außerdem, ob die Betttemperatur an der Oberfläche tatsächlich 100–110 °C erreicht (nicht nur am Thermistor), ob die Bettoberfläche ordnungsgemäß vorbereitet ist (sauberes PEI, frisches Kapton oder ABS-Schlämme) und ob die erste Schicht richtig angedrückt ist – ABS benötigt eine stärkere Kompression in der ersten Schicht als PLA, um eine ausreichende Kontaktfläche zum Druckbett zu erzielen. Eine Höhe der ersten Schicht von 0,20 mm bei einer Düse von 0,40 mm und einer Extrusionsbreite von 105–110% sorgt für den nötigen Druck und die erforderliche Oberfläche, um eine zuverlässige Haftung zu gewährleisten.
Wie kann ich ABS sicher mit Acetondampf glätten?
Sicherheitshinweise: Arbeiten Sie im Freien oder in einem gut belüfteten Bereich, verwenden Sie einen verschlossenen Glas- oder Metallbehälter (Aceton löst viele Kunststoffe auf), vermeiden Sie Zündquellen (Zündflammen, Funken, statische Elektrizität) und tragen Sie Nitrilhandschuhe (Aceton durchdringt Latex). Vorgehensweise: Geben Sie eine kleine Menge Aceton (5–10 ml) auf den Boden des Behälters, hängen Sie das Teil auf einem Drahtgitter oder über Aluminiumfolie über die Flüssigkeit, verschließen Sie den Behälter und warten Sie. Bei Raumtemperatur entsteht nach 1–2 Stunden eine glänzende Oberfläche. Für schnellere Ergebnisse erwärmen Sie den Behälter auf 40–50 °C – ein heißes Wasserbad eignet sich hierfür –, wodurch sich die Bearbeitungszeit auf 15–30 Minuten verkürzt. Lassen Sie das Teil nach dem Glätten 24 Stunden lang ausgasen, bevor Sie es intensiver handhaben; die Oberfläche bleibt unmittelbar nach dem Herausnehmen weich und klebrig und erreicht ihre volle Härte, sobald das restliche Aceton entwichen ist.
ABS oder PETG: Was soll ich wählen?
PETG lässt sich leichter drucken – es ist kein geschlossener Druckraum erforderlich, es verzieht sich weniger und ist geruchsneutral –, weist jedoch im Vergleich zu ABS eine geringere Hitzebeständigkeit (70 °C gegenüber 95 °C HDT), Oberflächenhärte und Nachbearbeitbarkeit auf. Entscheiden Sie sich für PETG, wenn Ihnen die einfache Druckbarkeit und die Schlagfestigkeit wichtiger sind als die Temperaturbeständigkeit. Entscheiden Sie sich für ABS, wenn das Bauteil Temperaturen über 70 °C ausgesetzt ist, wenn eine Nachbearbeitung (Schleifen, Lackieren, Dampfglätten) geplant ist oder wenn die höhere Steifigkeit und Oberflächenhärte von ABS erforderlich sind. Für funktionale Bauteile im Innenbereich ist ABS in der Regel das leistungsstärkere Material, allerdings auf Kosten eines anspruchsvolleren Druckprozesses.
