Pondělní průvodce ABS a ASA shrnul, kdy končí možnosti PLA a začíná svět technických materiálů odolných teplu. Tento článek navazuje a věnuje se ASA jako konkrétní outdoor alternativě k ABS, která vyřeší jeden z největších slabých článků klasiky: rozpad pod UV zářením. Pokud potřebujete tisknout díly, které stráví měsíce nebo roky na slunci, vystaví se dešti a teplotním cyklům, ASA nabízí mechanickou výkonnost srovnatelnou s ABS, ale bez žloutnutí, bez ztráty rázové houževnatosti a s mírnějším smršťováním při tisku. V tomto průvodci najdete chemii rozdílu, srovnání mechanických vlastností, konkrétní use-cases, nastavení tisku a praktická pravidla, kdy ASA zvolit a kdy raději sáhnout po něčem jiném.
Proč ABS selhává venku a co to znamená pro vaše díly
ABS je léty osvědčený technický materiál, ale na slunci má fundamentální problém. Zkratka znamená Acrylonitrile Butadiene Styrene a právě butadienová složka dává ABS jeho rázovou houževnatost. Stejná složka je ale extrémně citlivá na UV záření. Když UV fotony narazí na butadienové řetězce, dochází k fotooxidaci, polymerní řetězce se trhají a materiál postupně mění své vlastnosti.
V praxi to vypadá tak, že ABS díl vystavený přímému slunci začne po několika měsících žloutnout, povrch zkřehne a rázová odolnost rapidně klesá. Díl, který by jinak vydržel pády, se najednou láme při minimální zátěži. U funkčních aplikací jako jsou držáky, kryty čidel nebo venkovní mechanické díly to znamená nutnost častější výměny a riziko selhání v provozu.
ASA řeší přesně tento problém na úrovni chemie. Místo butadienu obsahuje akrylátový elastomer (acrylate rubber). Akrylátová složka je výrazně UV stabilnější, takže díly z ASA si zachovávají barvu, mechanické vlastnosti i rozměrovou stabilitu po dlouhou dobu venkovního používání. Podle dokumentace 3DXTech vypadá ABS díl po několika měsících venku znatelně poškozený, zatímco identický díl z ASA si i po půl roce drží původní vzhled i funkci.
Srovnání mechanických vlastností ASA a ABS
Klíčová otázka při přechodu z ABS na ASA zní: kolik výkonu obětuji výměnou za UV stabilitu? Odpověď je v praxi překvapivě potěšující. ASA a ABS si jsou mechanicky velmi podobné a v některých parametrech ASA dokonce mírně předčí klasický ABS.
Pevnost v tahu se pohybuje u ASA okolo 33 MPa, u ABS v rozmezí 30 až 40 MPa podle konkrétní receptury. Teplotní odolnost (Heat Deflection Temperature) je u obou materiálů srovnatelná, ASA snese až 93 °C bez známek deformace podle dat z Prusament dokumentace, ABS se pohybuje v podobném pásmu 80 až 98 °C. Rázová odolnost (Izod Impact Strength) je u ASA udávána okolo 321 J/m, ABS varíruje od 200 do 400 J/m v závislosti na výrobci.
Rozdíl je tedy v rámci výrobních tolerancí jednotlivých značek, ne v zásadní materiálové dispozici. Tam, kde se ASA jednoznačně oddělí, jsou UV a povětrnostní odolnost, a paradoxně i tisknutelnost.
- Pevnost v tahu: ASA ~33 MPa, ABS 30-40 MPa
- Teplotní odolnost: ASA do 93 °C, ABS 80-98 °C
- Rázová houževnatost (Izod): ASA ~321 J/m, ABS 200-400 J/m
- UV odolnost: ASA výborná, ABS slabá
- Smršťování při tisku: ASA nižší, ABS vyšší
Kde má ASA jasnou výhodu: konkrétní use-cases
ASA dává smysl všude tam, kde díl stráví větší část života vystavený slunci, dešti nebo teplotním cyklům. Existuje několik kategorií aplikací, kde je volba ASA prakticky bezdiskuzní.
Venkovní krytky, držáky a kryty senzorů jsou typický příklad. Kontrolní krabičky, kryty elektroniky na fasádách, držáky kamer u vchodu nebo skříňky pro IoT senzory v terénu. Všechny tyto díly musí roky vydržet bez ztráty mechanických vlastností. Stejně tak komponenty pro UAV a drony, kde se vyžaduje rozměrová stabilita za jakéhokoli počasí.
Automobilové exteriérové díly jsou další silnou doménou. Kryty zrcátek, díly mřížek chladiče, držáky senzorů parkovacích systémů. Originální výrobci tyto díly z ASA vyrábí vstřikováním už desítky let právě kvůli UV stabilitě a u FDM tisku platí stejná logika. Z hobby aplikací se osvědčily čísla domů, kde bílá nebo světlá barva ABS rychle zežloutne, zatímco ASA si zachová původní vzhled.
Zajímavou interní aplikací je vlastní 3D tiskárna. Prusa Research například uvádí, že část extruderu nazvaná fan-shroud u jejich vlastních strojů je vyráběna právě z ASA. Důvodem je teplotní odolnost při dlouhodobém kontaktu s teplem z hotendu. Pro funkční díly pod kapotou kanceláře nebo dílny, kde se kombinuje vyšší okolní teplota s mechanickým namáháním, ASA nabízí kompromis mezi tisknutelností a odolností.
Mimo to se ASA výborně hodí pro projekty s vyhlazeným povrchem. Materiál je rozpustný v acetonu, takže acetonové páry vytvoří lesklý povrch srovnatelný s autolakem. Pro reklamní díly, vystavované modely nebo prototypy s vyšším estetickým nárokem je to praktická cesta k profi vzhledu bez stříkání laku.
Nastavení tisku: teploty, podložka, ventilace
ASA vyžaduje technicky podobný setup jako ABS, s několika důležitými odchylkami. Standardní doporučení podle Prusament a Prusa Knowledge Base zní: tryska 260 ± 5 °C, vyhřívaná podložka 110 °C (první vrstva 105 °C podle dat z Prusa KB), ventilátor na 30 % rychlosti.
Vyhřívaná podložka je u ASA povinná. Bez ní díl nedrží na povrchu a smršťování okamžitě zvedne rohy modelu. Doporučenými povrchy jsou hladký PEI plát nebo sklo, případně saténový práškový PEI plát s tyčinkovým lepidlem. Prusament konkrétně doporučuje saténový povrch, protože texturovaný práškový PEI nebo hladká PEI fólie mohou s ASA držet až příliš silně a po odlepení může dojít k poškození povrchu plátu.
Nejdůležitější faktor pro úspěšný tisk ASA je ale stabilita okolní teploty. Kryt tiskárny (enclosure) je u větších modelů prakticky nutnost. Bez krytu se velké díly začnou kroutit i přes vyhřívanou podložku na 110 °C. Pokud kryt není k dispozici, lze v PrusaSliceru použít volbu Draft shield, která vytvoří kolem výtisku vyšší skirt zeď a sníží teplotní gradient u okrajů modelu.
Ventilace místnosti je druhá strana stejné mince. ASA při tisku uvolňuje styren a další potenciálně nebezpečné výpary, byť výrazně méně než ABS. Tiskárna by tedy měla být v dobře větrané místnosti, ale ne v průvanu, protože proudění chladného vzduchu opět zvedne riziko warpingu. Ideální je samostatná místnost s rekuperací nebo dílna s odsáváním.
Warping a velké modely: jak se s tím vypořádat
Smršťování a kroucení jsou hlavní nepřátelé ASA stejně jako ABS, jen v menší míře. Při tisku malých dílů do velikosti zhruba 10 cm jen málokdy nastane problém. U větších modelů (typicky nad 15 cm v jedné ose) ale i ASA začne dělat potíže.
Praxe ukazuje, že kombinace tří opatření pokryje většinu situací. První je dostatečně teplá podložka po celou dobu tisku, ne jen pro první vrstvu. Druhým opatřením je brim s šířkou minimálně 5 mm okolo modelu, který fyzicky drží rohy na podložce po dobu, kdy materiál nejvíc tíhne ke kroucení. Třetím a nejúčinnějším opatřením je výše zmíněný kryt tiskárny, který udržuje stabilní okolní teplotu a eliminuje teplotní gradient mezi spodními a horními vrstvami modelu.
Pro velmi velké díly, kde i tyto kroky nestačí, je možné rozdělit model na menší sekce a slepit je acetonem. ASA je v acetonu rozpustná, takže spoj může být chemicky pevný a téměř neviditelný. Tento postup je v praxi často rychlejší a spolehlivější než boj s warpingem na limitech tisknutelnosti.
Komunita reportuje, že ASA varianty od různých výrobců se v náchylnosti ke kroucení mírně liší. Receptury s vyšším podílem akrylátového kaučuku obvykle warpují méně, ale za cenu mírně nižší rázové odolnosti. U konkrétních značek se vyplatí přečíst datasheet a vybrat variantu podle převažující aplikace.
Hygroskopičnost a sušení: skladování ASA
ASA je hygroskopická, byť méně než nylon nebo PETG-CF. To znamená, že materiál pohlcuje vlhkost ze vzduchu a vlhký filament při tisku praská, vytváří bubliny ve vrstvách a snižuje finální mechanickou pevnost.
Praktické pravidlo pro dlouhodobé skladování zní: cívka v originálním uzavřeném sáčku se silikagelem vydrží měsíce bez problémů. Otevřená cívka ponechaná ve vlhku městského bytu ale začne vykazovat příznaky vlhkosti během několika týdnů, někdy už během dnů v létě.
Standardní setup zahrnuje skladování v uzavřené krabici (dry box) s pohlcovačem vlhkosti, ideálně s vlhkoměrem. Pokud cívka přesto navlhne, ASA se dá vysušit při 80 °C po dobu 4 až 6 hodin v sušičce filamentu nebo v běžné kuchyňské troubě s ventilátorem. Po sušení by měl filament jít okamžitě do tisku nebo zpět do uzavřeného boxu.
Příznaky vlhké cívky se projeví jako praskání u trysky během tisku, zvýšené stringování a viditelné mikrobubliny na povrchu vrstvy. Pokud tyto problémy nastanou u jinak ozkoušeného profilu, prvním krokem k diagnostice je vždy kontrola sušení.
Kdy ASA nezvolit a co použít místo ní
ASA není univerzální odpověď. Existují situace, kde ABS nebo úplně jiný materiál dává větší smysl. Cena je první faktor: ASA je obvykle o 10 až 20 % dražší než srovnatelný ABS a u velkých sérií dílů, které stejně neopustí interiér, je tato přirážka zbytečná.
Vyšší teplotní odolnost je druhý moment. Pokud aplikace vyžaduje práci nad 95 °C kontinuálně, ani ABS ani ASA nestačí. Pro takové případy je vhodnější sáhnout po PC (polykarbonát), PA (nylon) nebo industriálních materiálech jako PEI a PEEK. Tyto materiály ale vyžadují speciální tiskárnu s vyhřívanou komorou a teplotami trysky nad 280 °C.
Outdoor díly s mechanicky velkým namáháním (například funkční díly traktorů, nářadí, držáky s vysokým rázovým zatížením) mohou těžit z PC-ASA blendu nebo PA s glass fiber výztuží. Čistá ASA je sice odolná, ale ne neomezeně, a pro extrémní aplikace existují lépe optimalizované materiály.
Pro většinu hobby a poloprofi aplikací, kde se kombinuje venkovní použití s běžným mechanickým zatížením, je ASA optimální volba. Tam, kde ABS funkčně postačí a UV zatížení je nulové (vnitřní mechanické díly, prototypy elektroniky uvnitř krytů, formy pro odlévání), zůstává ABS levnější a stejně dobrá volba.
Post-processing: acetonové vyhlazení a lepení
Jedna z velkých výhod ASA, kterou jiné technické materiály neumí, je rozpustnost v acetonu. To otevírá dvě praktické možnosti zpracování: chemické vyhlazení povrchu a chemické lepení.
Acetonové vyhlazení funguje na principu povrchového rozpuštění materiálu. Díl se umístí do uzavřené nádoby s malým množstvím acetonu (papírové ručníky nasáknuté acetonem podél stěn), nikdy přímo do tekutiny. Acetonové páry kondenzují na povrchu modelu, rozpouštějí mikroreliéfy vrstev a vytváří hladký lesklý povrch podobný autolaku. Doba expozice se pohybuje od 30 minut do několika hodin podle požadovaného efektu a velikosti modelu.
Cenou za vyhlazení je ztráta detailu. Ostré hrany se zaoblí, jemné textury zmizí a rozměrová přesnost klesá. U dekorativních dílů to není problém, u funkčních mechanických částí s přesnými lícováními to omezuje použití.
Lepení acetonem je rychlé a chemicky pevné. Stačí nanést pár kapek acetonu na lepené plochy, krátce přitisknout a spoj během několika sekund tuhne. Pro silnější spoje lze připravit ASA-aceton kaši (rozpuštěný filament v acetonu) a používat ji jako pastu. Tento postup je výborný pro spojování dílů, které byly tisknuty zvlášť kvůli rozměrům nebo orientaci vrstev.
ASA je v současnosti nejlepší dostupná volba pro venkovní funkční tisk v cenově dostupné kategorii. Mechanicky odpovídá ABS, UV odolností ho předčí o řád a tisknutelnost je o stupeň jednodušší. Cenou je o pětinu vyšší cena cívky a nutnost krytu tiskárny u velkých modelů. Praktické pravidlo: pokud díl uvidí slunce, sáhněte po ASA. Pokud zůstane uvnitř, ABS nebo PETG odvedou stejnou práci levněji. A na všechno nad 95 °C kontinuálně už ASA stejně jako ABS nestačí a je čas vážně uvažovat o PC nebo PA s výztuží.
O Printara3D
V Printara3D tiskneme funkční pomůcky a prototypy pro Z-AGENCY (teambuilding a event programy) a TerraHunt (herní platforma pro outdoor zážitky). Provoz na 2× Bambu Lab tiskárnách X1C a H2S. Sledujte i podcast 3D Printing Made Easy.
