Bestes Filament für Fahrzeuginnenräume: Hitzebeständigkeitstest ABS vs. ASA

Wie heiß es in Fahrzeuginnenräumen tatsächlich wird

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

Diese Zahlen stammen aus Arizona, was zwar heiß, aber nach globalen Standards nicht extrem ist. Studien aus Bagdad verzeichneten Temperaturen am Armaturenbrett von fast 100°C. Daten des Florida Solar Energy Center zeigen, dass Armaturenbretter 93°C erreichen können. Das Muster ist klar: Die Innenraumluft bleibt selbst unter schlechtesten Bedingungen unter 70°C, aber Oberflächen am Armaturenbrett in direktem Sonnenlicht können routinemäßig 80°C überschreiten und in extremen Klimazonen fast 100°C erreichen.

Das bedeutet, dass der Standort eines 3D-gedruckten Teils in Ihrem Auto enorm wichtig ist. Eine Telefonhalterung am Lüftungsgitter ist Innenraumtemperaturen (47–60°C) ausgesetzt. Ein Getränkehalter-Adapter sitzt im Schatten. Beide liegen im sicheren Bereich für die meisten technischen Filamente. Ein Teil, das direkt auf dem sonnengebackenen Armaturenbrett liegt, ist jedoch einer völlig anderen thermischen Umgebung ausgesetzt.

ABS vs. ASA: Mechanischer und thermischer Vergleich

Laut den technischen Datenblättern von QIDI weisen ABS und ASA weitgehend ähnliche mechanische und thermische Leistungen auf, mit nur geringfügigen Unterschieden in den meisten Kategorien unter den angegebenen ISO-Testmethoden.

Die Daten zeigen, dass ABS einen leichten Vorteil bei Steifigkeit, Biegefestigkeit und insbesondere bei der Schlagzähigkeit hat, während ASA bei den Zug- und Biegeeigenschaften nahe heranreicht. Der deutlichste Unterschied liegt in der Charpy-Schlagzähigkeit, bei der ABS ASA deutlich übertrifft.

In Bezug auf das thermische Verhalten sind beide Materialien für die meisten praktischen Anwendungen vergleichbar. Zwar gibt es geringfügige Unterschiede je nach Prüflast, doch beide Materialien liegen im gleichen allgemeinen Bereich der Hitzebeständigkeit.

Für Anwendungen im Fahrzeuginnenraum deutet dies darauf hin, dass beide Materialien thermisch geeignet sein können, vorausgesetzt das Teil ist richtig konstruiert und gedruckt. Das wichtigere Auswahlkriterium ist wahrscheinlich die Einsatzumgebung: ASA ist vorzuziehen, wenn UV-Exposition und langfristige Bewitterung eine Rolle spielen, während ABS bevorzugt wird, wenn Schlagzähigkeit und mechanische Leistung im geschlossenen Druckraum Priorität haben.

UV-Beständigkeit: Der wahre Unterschied

ABS enthält Butadien-Kautschuk als Schlagzähigkeitsmodifikator. Butadien ist sehr anfällig für UV-induzierte Photooxidation. In der Praxis vergilben ABS-Teile auf einem Armaturenbrett im Sonnenlicht innerhalb weniger Monate sichtbar und werden zunehmend spröde. 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 (Acrylatester). Acrylkautschuk ist von Natur aus UV-stabil. ASA wurde speziell in den 1970er Jahren als UV-beständige Alternative zu ABS für Außenanwendungen entwickelt. Industrieliteratur von BASF und anderen Herstellern gibt eine etwa 10-fach höhere UV-Beständigkeit als bei ABS an.

Für Innenraumteile im Auto ist dieser Unterschied bedeutend, aber kontextabhängig. Ein Getränkehalter-Adapter, der nie direktes Sonnenlicht sieht, baut in beiden Materialien langsam ab. Eine Telefonhalterung am Armaturenbrett in direkter Sonne wird in ABS innerhalb einer Saison vergilben und schwächer werden. In ASA behält dasselbe Teil jahrelang seine Farbe und mechanischen Eigenschaften.

Die Empfehlung: Wenn das Teil irgendwo platziert wird, wo Sonnenlicht hinkommt, verwenden Sie ASA. Wenn es dauerhaft im Schatten bleibt (Handschuhfach-Organizer, Kofferraum-Staufach, Konsoleneinsatz), funktioniert ABS gut und ist etwas einfacher zu drucken. Für ABS-Teile, die gelegentlich UV-Licht ausgesetzt sind, erzeugt das Glätten mit Aceton-Dampf eine glänzende, versiegelte Oberfläche, die den UV-Abbau verlangsamt, aber nicht beseitigt.

Was ist mit PETG?

PETG hat eine Glasübergangstemperatur von 75–85°C und eine Wärmeformbeständigkeitstemperatur von etwa 65–75°C. Damit liegt es genau in der Gefahrenzone für die Nutzung im Autoinnenraum. Innenraumluft bei 47–60°C ist in Ordnung. Aber eine PETG-Telefonhalterung, die auf einem sonnenexponierten Armaturenbrett bei 70–80°C steht, wird weich und verformt sich unter dem eigenen Gewicht.

PETG hat echte Vorteile: Es ist einfacher zu drucken als ABS oder ASA (weniger Warping, kein geschlossener Bauraum zwingend erforderlich, weniger Dämpfe), es hat eine moderate UV-Beständigkeit (besser als ABS, schlechter als ASA) und es ist weit verbreitet. Wenn Sie wissen, dass ein Teil in einem temperaturgesteuerten Bereich bleibt, ist PETG eine vernünftige Wahl. Ein Handschuhfach-Organizer, ein Kofferraumteiler oder ein Teil am Lüftungsgitter (das gekühlte Luft bekommt) können alle aus PETG bestehen.

Für alles, was nah am Armaturenbrett ist oder im Sommer in einem geparkten Auto stehen könnte, ist PETG das falsche Material. ABS oder ASA ist erforderlich. Der Vergleich ABS vs. PLA behandelt weitere Materialabwägungen, die über das Auto-Szenario hinausgehen.

Beliebte 3D-gedruckte Teile für den Fahrzeuginnenraum

Telefonhalterungen

Designs für Lüftungsgitter-Clips, Getränkehalter-Einsätze und Armaturenbrett-Halterungen. Der Lüftungsgitter-Stil ist thermisch am sichersten, da er im Luftstrom liegt. Getränkehalter-Einsätze sind moderaten Temperaturen ausgesetzt. Armaturenbrett-Halterungen sind am stärksten UV-exponiert. Drucken Sie Telefonhalterungen für maximale Haltbarkeit in ASA oder in ABS, wenn die Halterung vor direktem Sonnenlicht geschützt bleibt.

Getränkehalter-Adapter

Reduzierringe, mit denen kleinere Flaschen oder Becher fest in übergroße Getränkehalter passen. Diese befinden sich im dauerhaften Schatten und sind minimalem thermischen Stress ausgesetzt. ABS, ASA oder sogar PETG funktionieren hier. Ein einzelner Adapter benötigt etwa 30–50g Filament und kostet weniger als 2 € im Druck.

Ersatzknöpfe

Klimaanlagensteuerungen, Radioregler und Fensterkurbeln. Bei vielen älteren Fahrzeugen reißen und brechen Knöpfe mit der Zeit, und OEM-Ersatzteile kosten 15–30 €, sofern sie überhaupt noch lieferbar sind. Drucken Sie Ersatzteile für Hitzebeständigkeit in ABS. Der Leitfaden zum Entwurf von Ersatzknöpfen behandelt Wellenmessung, D-Wellen-Modellierung und Toleranzen für eine korrekte Passform.

Konsolen-Organizer und Verkleidungen

Mittelkonsolen-Teiler, Karten-/Münzhalter, Kabelmanagement-Clips. Diese sitzen im Schatten und erleben selten extreme Temperaturen. Jedes technische Filament funktioniert hier. Passen Sie die Farbe Ihrem Interieur an, wenn Ästhetik wichtig ist.

Oldtimer-Restaurierungsteile

Nicht mehr lieferbare OEM-Komponenten, die unmöglich zu beschaffen sind. Armaturenbrett-Blenden, Ersatz für abgebrochene Clips, Spiegelgehäuse und individuelle Halterungen. ABS ist hier das richtige Material, da die meisten ursprünglichen Kunststoffteile im Fahrzeuginnenraum aus spritzgegossenem ABS bestanden. Der gedruckte Ersatz entspricht dem Materialverhalten des Originals.

Druckeinstellungen für auto-taugliche Teile

Beide Materialien benötigen einen beheizten Bauraum für zuverlässige Ergebnisse. Ohne diesen verziehen sich große Teile und es kommt zu Delamination, besonders an Ecken und flachen Oberflächen. Der Plus4 bewältigt mit seinem auf 65°C beheizten Bauraum sowohl ABS als auch ASA problemlos. Der Leitfaden zu den Vorteilen von Gehäusen erklärt, warum die Bauraumtemperatur für styrolhaltige Polymere wichtig ist.

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

Für Teile, die maximale Festigkeit benötigen (Halterungsarme, Snap-Fit-Clips), drucken Sie mit 4+ Wandlinien und 40–60 % Infill. Richten Sie das Teil so aus, dass die Hauptlastrichtung parallel zu den Schichtlinien verläuft. Ein Haltearm, der nach oben und unten federt, sollte so gedruckt werden, dass die Schichten vertikal und nicht horizontal gestapelt werden.

Chemische Beständigkeit in Fahrzeugumgebungen

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

Sowohl ABS als auch ASA widerstehen silikonbasierten Schutzmitteln, verdünnten Säuren und Mineralölen problemlos. Die Unterschiede treten bei spezifischen Lösungsmitteln auf. Isopropylalkohol kann Spannungsrissbildung (ESC) in ABS verursachen, insbesondere bei Teilen unter mechanischer Last. 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 Sonnenschutzmitteln Spannungsrisse in ABS verursachen können. Eine gedruckte Telefonhalterung oder ein Lenkradzubehör, auf das wiederholt Sonnencreme von den Händen übertragen wird, kann im Laufe eines Sommers Oberflächenrisse entwickeln. ASA ist hier beständiger. Wenn Sie ein Teil drucken, das im Sommer häufigen Handkontakt hat, ist ASA die sicherere Wahl.

Durchsuchen Sie die Hochleistungs-Filament-Kollektion nach Standard- und Aero-Varianten von ASA oder die Basis-Filament-Kollektion für alltägliches ABS.

Ein Hinweis zur Ausgasung

ABS emittiert während des Drucks mehr flüchtige organische Verbindungen (VOCs) als ASA, primär Styrol (IARC Gruppe 2A, „wahrscheinlich krebserregend für den Menschen“). Eine peer-reviewte Studie aus dem Jahr 2022 maß bei ASA Styrol-Emissionen, die weniger als ein Viertel der Rate von ABS während des Drucks betrugen.

Nach dem Drucken und Abkühlen emittieren fertige Teile weitaus weniger als während des Druckvorgangs. ABS wird von jedem großen Automobilhersteller in spritzgegossenen Innenräumen verwendet, daher liegen die Ausgasungen eines ausgehärteten, abgekühlten ABS-Teils bei Fahrzeugtemperaturen innerhalb der branchenüblichen Schwellenwerte. Dennoch ist es eine vernünftige Vorsichtsmaßnahme, gedruckte Teile einige Tage in einem belüfteten Bereich ausgasen zu lassen, bevor sie in ein Fahrzeug eingebaut werden, insbesondere bei ABS-Teilen.