Das beste Filament für den Autoinnenraum: Hitzebeständigkeitstest von ABS vs. ASA

Wie heiß Fahrzeuginnenräume tatsächlich werden

Eine Studie der Arizona State University maß Temperaturen in sechs Fahrzeugen, die in der Sommersonne geparkt waren (Umgebungstemperatur über 37 °C). Nach einer Stunde:

Diese Zahlen stammen aus Arizona, was heiß, aber nach globalen Maßstäben nicht extrem ist. Studien aus Bagdad verzeichneten Armaturenbrett-Temperaturen von annähernd 100 °C. Daten des Florida Solar Energy Center zeigen, dass Armaturenbretter 93 °C erreichen. Das Muster ist klar: Die Fahrzeuginnenluft bleibt selbst unter den schlimmsten Bedingungen unter 70 °C, aber Armaturenbrett-Oberflächen in direkter Sonneneinstrahlung können regelmäßig 80 °C überschreiten und in extremen Klimazonen annähernd 100 °C erreichen.

Das bedeutet, dass der Platzierungsort eines 3D-gedruckten Teils in Ihrem Fahrzeug enorm wichtig ist. Eine an einem Lüftungsschlitz befestigte Telefonhalterung ist den Fahrzeuginnenluft-Temperaturen ausgesetzt (47–60 °C). Ein Getränkehalter-Adapter sitzt im Schatten. Beide liegen gut innerhalb des sicheren Bereichs für die meisten technischen Filamente. Ein Teil, das direkt auf einem sonnenaufgeheizten Armaturenbrett liegt, ist einer völlig anderen thermischen Umgebung ausgesetzt.

ABS vs. ASA: Mechanischer und thermischer Vergleich

Laut den technischen Datenblättern von QIDI weisen ABS und ASA in den meisten Kategorien unter den angegebenen ISO-Prüfverfahren eine ähnliche mechanische und thermische Leistung auf, mit nur begrenzten Unterschieden.

Die Daten zeigen, dass ABS einen bescheidenen Vorteil in Bezug auf Steifigkeit, Biegefestigkeit und insbesondere Schlagzähigkeit aufweist, während ASA in Zug- und Biegeeigenschaften nahe bleibt. Der deutlichste Unterschied liegt in der Charpy-Schlagzähigkeit, bei der ABS ASA um einen beträchtlichen Vorsprung übertrifft.

In Bezug auf das thermische Verhalten sind die beiden Materialien für die meisten praktischen Anwendungen effektiv vergleichbar. Während je nach spezifischen Testbelastungen geringe Unterschiede bestehen, liegen beide Materialien im gleichen allgemeinen Hitzebeständigkeitsbereich.

Für Anwendungen im Fahrzeuginnenraum bedeutet dies, dass aus thermischer Sicht beide Materialien geeignet sein können, sofern das Teil ordnungsgemäß konstruiert und gedruckt wird. Das wichtigere Auswahlkriterium dürfte die Einsatzumgebung sein: ASA ist vorzuziehen, wenn UV-Exposition und langfristige Witterungseinflüsse eine Rolle spielen, während ABS vorzuziehen ist, wenn Schlagzähigkeit und mechanische Leistung im geschlossenen Druck priorisiert werden.

UV-Beständigkeit: Der eigentliche Unterschied

ABS enthält Butadienkautschuk als Schlagzähigkeitsmodifikator. Butadien ist äußerst anfällig für UV-induzierte Photooxidation. In der Praxis vergilben ABS-Teile, die in der Sonne auf einem Armaturenbrett liegen, innerhalb von Monaten sichtbar und werden zunehmend spröder. Eine Studie aus dem Jahr 2022 in Polymer Degradation and Stability bestätigte, dass ABS unter beschleunigten Bewitterungsbedingungen starke Farbveränderungen und Versprödung zeigt.

ASA ersetzt Butadien durch Acrylkautschuk (Acrylester) als Schlagzähigkeitsmodifikator. Acrylkautschuk ist von Natur aus UV-stabil. ASA wurde in den 1970er Jahren speziell als UV-beständige Alternative zu ABS für Außenanwendungen entwickelt. Die Branchenliteratur von BASF und anderen Herstellern behauptet eine etwa 10-fache UV-Beständigkeit im Vergleich zu ABS.

Für Fahrzeug-Innenteile ist dieser Unterschied bedeutsam, aber kontextabhängig. Ein Getränkehalter-Adapter, der niemals direktes Sonnenlicht sieht, zersetzt sich in beiden Materialien langsam. Eine Telefonhalterung auf dem Armaturenbrett in direkter Sonne wird in ABS innerhalb einer Saison vergilben und schwächer werden. In ASA behält dasselbe Teil seine Farbe und mechanischen Eigenschaften über Jahre.

Die Empfehlung: Wenn das Teil irgendwo lebt, wo Sonnenlicht hinkommt, verwenden Sie ASA. Wenn es dauerhaft im Schatten sitzt (Handschuhfach-Organizer, Kofferraum-Aufbewahrung, Mittelkonsolen-Einsatz), funktioniert ABS gut und ist etwas einfacher zu drucken. Für ABS-Teile, die gelegentlich UV-Strahlung ausgesetzt sind, erzeugt die Acetondampf-Glättung eine glänzende, versiegelte Oberfläche, die den UV-Abbau verlangsamt, ihn jedoch nicht eliminiert.

Was ist mit PETG?

PETG hat eine Glasübergangstemperatur von 75–85 °C und eine Wärmeformbeständigkeit von etwa 65–75 °C. Das bringt es direkt in die Gefahrenzone für den Einsatz im Fahrzeuginnenraum. Fahrzeuginnenluft bei 47–60 °C ist in Ordnung. Aber eine PETG-Telefonhalterung, die auf einem sonnenexponierten Armaturenbrett bei 70–80 °C liegt, wird unter ihrem eigenen Gewicht erweichen und sich verformen.

PETG hat echte Vorteile: Es ist einfacher zu drucken als ABS oder ASA (weniger Verzug, kein Gehäuse zwingend erforderlich, geringere Dämpfe), es hat eine mäßige UV-Beständigkeit (besser als ABS, schlechter als ASA) und es ist weit verbreitet. Wenn Sie wissen, dass ein Teil in einem temperaturkontrollierten Bereich bleibt, ist PETG eine vernünftige Wahl. Ein Handschuhfach-Organizer, ein Kofferraumteiler oder ein Teil, das an einem Lüftungsschlitz befestigt ist (der gekühlte Luft erhält), können alle aus PETG sein.

Für alles, was in der Nähe des Armaturenbretts ist oder was in einem geparkten Auto in der Sommersonne liegen könnte, ist PETG das falsche Material. ABS oder ASA ist erforderlich. Der ABS vs PLA Vergleich deckt zusätzliche Materialkompromisse ab, die über das Fahrzeuginnenraum-Szenario hinaus gelten.

Beliebte 3D-gedruckte Fahrzeug-Innenteile

Telefonhalterungen

Lüftungsschlitz-Clip-, Getränkehalter-Einsatz- und Armaturenbrett-Montagedesigns. Der Lüftungsschlitz-Stil ist thermisch am sichersten, da er im Luftstrom sitzt. Getränkehalter-Einsätze sehen mäßige Temperaturen. Armaturenbrett-Montagen sind der UV-Strahlung am stärksten ausgesetzt. Drucken Sie Telefonhalterungen in ASA für maximale Haltbarkeit oder in ABS, wenn die Halterung nicht direktem Sonnenlicht ausgesetzt ist.

Getränkehalter-Adapter

Größenringe, die kleinere Flaschen oder Becher fest in übergroße Getränkehalter passen lassen. Diese sitzen im Dauerschatten und sind minimaler thermischer Belastung ausgesetzt. ABS, ASA oder sogar PETG funktionieren hier alle. Ein einzelner Adapter verbraucht etwa 30–50 g Filament und kostet unter 2 $ im Druck.

Ersatzknöpfe

Klima-Bedienelemente, Radiowählscheiben und Fensterkurbeln. Viele ältere Fahrzeuge haben Knöpfe, die mit der Zeit reißen und brechen, und OEM-Ersatzteile kosten 15–30 $, wenn sie überhaupt noch erhältlich sind. Drucken Sie Ersatz in ABS für Hitzebeständigkeit. Der Leitfaden zum Konstruieren von Ersatzknöpfen deckt Wellenmessung, D-Wellen-Modellierung und Toleranzen für eine korrekte Passform ab.

Mittelkonsolen-Organizer und Verkleidungen

Mittelkonsolen-Teiler, Karten-/Münzhalter, Kabelmanagement-Clips. Diese sitzen im Schatten und sind selten extremen Temperaturen ausgesetzt. Jedes technische Filament funktioniert. Passen Sie die Farbe an Ihren Innenraum an, wenn die Ästhetik wichtig ist.

Teile für die Restaurierung von Oldtimern

Nicht mehr erhältliche OEM-Komponenten, die unmöglich zu beschaffen sind. Armaturenbrett-Verkleidungsblenden, Ersatz für gebrochene Clips, Spiegelgehäuse und individuelle Halterungen. ABS ist hier das richtige Material, da die meisten ursprünglichen Kunststoffe im Fahrzeuginnenraum spritzgegossenes ABS waren. Der gedruckte Ersatz entspricht dem Materialverhalten des Originals.

Druckeinstellungen für fahrzeugtaugliche Teile

Beide Materialien erfordern eine beheizte Kammer für zuverlässige Ergebnisse. Ohne eine solche verziehen und delaminieren große Teile, insbesondere an Ecken und flachen Oberflächen. Der Plus4 mit seiner auf 65 °C beheizten Kammer verarbeitet sowohl ABS als auch ASA gut. Der Leitfaden zu den Vorteilen eines Gehäuses erklärt, warum die Kammertemperatur für Styrolpolymere wichtig ist.

ASA verzieht sich in der Praxis etwas weniger als ABS, was es für Anfänger etwas verzeihlicher macht. Beide Materialien profitieren von einer Haftschicht (Brim) von 5–10 mm bei flachen Teilen und vom Druck auf einem sauberen, mit Klebestift behandelten PEI-Bett. Der ABS/ASA/PC-Druckleitfaden behandelt Haftung, Verzugsvermeidung und Optimierung der Schichthaftung im Detail.

Für Teile, die maximale Festigkeit benötigen (Telefonhalterungsarme, Schnappclips), drucken Sie mit 4+ Wänden und 40–60 % Füllung. Orientieren Sie das Teil so, dass die primäre Belastungsrichtung parallel zu den Schichtlinien verläuft. Ein Telefonhalterungsarm, der sich auf und ab biegt, sollte so gedruckt werden, dass die Schichten vertikal und nicht horizontal gestapelt werden.

Chemikalienbeständigkeit in Fahrzeugumgebungen

Fahrzeuginnenräume kommen mit verschiedenen Chemikalien in Kontakt: Innenraumreiniger, Isopropylalkohol-Tücher, Silikonpflegemittel (Armor All) und Sonnencreme-Rückstände von den Händen.

Beide Materialien, ABS und ASA, widerstehen silikonbasierten Pflegemitteln, verdünnten Säuren und Mineralölen problemlos. Die Unterschiede zeigen sich bei bestimmten Lösungsmitteln. Isopropylalkohol kann bei ABS Spannungsrisskorrosion (ESC) verursachen, insbesondere bei Teilen unter mechanischer Belastung. ASA verträgt Alkohole besser und weist eine verbesserte ESC-Beständigkeit im Vergleich zu ABS auf.

Sonnencreme ist ein oft übersehenes Risiko. Es ist dokumentiert, dass die Tenside in Sonnencremelotionen Spannungsrisse in ABS verursachen können. Eine gedruckte Telefonhalterung oder ein Lenkradzubehör, das im Sommer wiederholt Sonnencreme von den Händen abbekommt, kann im Laufe eines Sommers Oberflächenrisse entwickeln. ASA widersteht dem besser. Wenn Sie ein Teil drucken, das im Sommer häufig mit Händen in Kontakt kommt, ist ASA die sicherere Wahl.

Stöbern Sie in der Hochleistungsfilament-Kollektion sowohl für Standard- als auch für Aero-Varianten von ASA oder in der Kollektion gängiger Filamente für Alltags-ABS.

Ein Hinweis zur Gasabgabe

ABS emittiert während des Druckens mehr flüchtige organische Verbindungen (VOCs) als ASA, hauptsächlich Styrol (IARC Gruppe 2A, "wahrscheinlich krebserregend für den Menschen"). Eine peer-reviewte Studie aus dem Jahr 2022 maß die Styrol-Emissionen von ASA mit weniger als einem Viertel der Rate von ABS während des Druckens.

Nach dem Drucken und Abkühlen emittieren fertige Teile weit weniger als während des Druckprozesses. ABS wird von allen großen Autoherstellern häufig in spritzgegossenen Fahrzeuginnenräumen verwendet, daher liegen die Ausgasungen eines ausgehärteten, abgekühlten ABS-Teils bei Fahrzeugtemperaturen innerhalb der branchenüblichen Schwellenwerte. Dennoch ist es eine vernünftige Vorsichtsmaßnahme, gedruckte Teile vor dem Einbau in ein Fahrzeug mehrere Tage lang in einem belüfteten Bereich ausgasen zu lassen, insbesondere für Teile, die in ABS gedruckt wurden.