Filamenty, które wykorzystuje się do drukowania przestrzennych modeli techniką FDM, stanowią zbiór tworzyw charakteryzujący się wielką różnorodnością. Opisane do tej pory w ramach Kompendium Druku 3D termoplasty, jakimi są PLA, PET-G oraz ABS, stanowią jedynie niewielki fragment świata tworzonego przez materiały, z których drukuje się trójwymiarowe obiekty, wykorzystując w tym celu możliwości, jakie daje technologia Fused Deposition Modelling. Zdarza się, iż żaden z filamentów wchodzących w skład wymienionej, materiałowej trójki nie posiada właściwości, które pożądane są przez użytkownika drukarki 3D. Czy oznacza to, iż nie istnieją inne termoplasty, które odpowiednie cechy będą posiadać? Oczywiście, że nie! Różnorodność dostępnych na rynku filamentów jest na tyle duża, iż poszukiwań stosownego materiału nie warto przerywać, lecz je kontynuować aż do uzyskania wymiernych rezultatów. Producenci surowców wykorzystywanych w druku 3D metodą FDM, zadbali o to, aby potrzeby nawet najbardziej wymagających użytkowników urządzeń drukujących zostały zaspokojone. Przyjmując założenie, że pożądaną cechę termoplastu stanowi jego odporność na niszczycielski wpływ czynników atmosferycznych oraz promieniowania nadfioletowego (UV), wynikiem tych poszukiwań będzie filament o nazwie ASA, który jest głównym bohaterem niniejszego artykułu.
ASA - czym jest?
ASA jest tworzywem amorficznym, czyli bezpostaciowym. Oznacza to, iż wewnętrzna struktura tego materiału charakteryzuje się nieuporządkowaniem. Mniej lub bardziej chaotyczne ułożenie cząstek tworzących określoną substancję spotyka się w ciałach będących cieczami lub gazami. Jednakże ASA w warunkach normalnych nie występuje ani w ciekłym ani w gazowym stanie skupienia. Jest ciałem stałym, choć jego wewnętrzna struktura nie wykazuje znamion uporządkowania. ASA nie stanowi jednak jedynego termoplastu, który charakteryzuje się amorficznością. Filamentem takim jest również ABS. W otaczającym nas świecie istnieje multum substancji będących ciałami amorficznymi. Bardzo dobry przykład materiału cechującego się w większym lub mniejszym stopniu amorficznością stanowi... Szkło!
Filamenty ASA dostępne są w różnorodnych wariantach barwnych. Na zdjęciu znajdują się materiały wyprodukowane przez firmę Rosa 3D1
Filament ASA - własności wytrzymałościowe tworzywa do drukarki 3D
Rodzaj filamentu, jaki stanowi ASA, charakteryzuje się wytrzymałością mechaniczną porównywalną do tej, jaką wykazują się tworzywa ABS-owe. Ma on jednak wiele istotnych zalet, które sprawiają, iż pod wieloma względami przewyższa on właściwości termoplastów, których bazą jest ABS. Po pierwsze - cechuje się znakomitą odpornością na wpływ promieniowania nadfioletowego (UV). ABS właściwości tej nie posiada, toteż wystawienie wykonanych z niego trójwymiarowych wydruków na działanie promieni UV ma negatywny wpływ na ich trwałość. Problem ten nie dotyczy obiektów wydrukowanych z filamentu, jakim jest ASA. Jeden z obiektów, które są źródłami ultrafioletowego promieniowania, stanowi Słońce. Wysunąć można hipotezę, iż wydruki wykonane z materiału ASA mogą być wystawione na ekspozycję warunków, jakie panują w środowisku zewnętrznym. Założenie to jest słuszne. ASA charakteryzuje się bowiem znakomitą odpornością na destrukcyjny wpływ warunków atmosferycznych. Dzięki tej właściwości materiału wydrukowane z niego modele 3D mogą umieszczane być na zewnątrz bez obaw, że czynniki pogodowe negatywnie wpłyną na ich trwałość.
Odporność filamentu ASA - ciąg dalszy
Jak wspomniano na początku poprzedniego akapitu, ASA cechuje się wytrzymałością mechaniczną porównywalną do tej, która cechuje termoplast, jakim jest ABS. Stanowi zatem filament bardzo trwały. ASA jest materiałem o dużej udarności, co oznacza iż wykonane z niego wydruki niełatwo ulegają pęknięciom. Charakteryzuje się również relatywnie wysoką odpornością na zarysowania oraz dużą twardością. Znakomita wytrzymałość mechaniczna to jednak nie wszystko, co ASA ma do zaoferowania użytkownikom drukarek 3D. Jest to również materiał o bardzo dobrej odporności termicznej i chemicznej. ASA opiera się niszczycielskiemu działaniu rozcieńczonych kwasów i zasad. Niełatwo też wchodzi w reakcję z tłuszczami i olejami. Jest jednak nieodporny na działanie różnorodnych węglowodorów. Wykazuje się też jedynie umiarkowaną wytrzymałością na destrukcyjny wpływ rozmaitych alkoholi.
Filament ASA - tworzywo mniej problematyczne w druku niż ABS
W przeciwieństwie do materiałów ABS-owych podczas drukowania trójwymiarowych przedmiotów z filamentu ASA zachodzi emisja mniejszej ilości toksycznych związków lotnych. Wydruki z niego wykonywać można zatem za pomocą drukarek 3D nieposiadających komory roboczej. Redukcja ilości substancji wydzielających się podczas druku 3D nie oznacza jednak całkowitego wyeliminowania samego zjawiska. Wciąż również istnieje problem związany z emisją mikrocząstek filamentu w trakcie jego termicznego przetwarzania. Oznacza to zatem, iż pracująca drukarka 3D, która zajmuje się wykonywaniem wydruku z materiału ASA, musi znajdować się w bardzo dobrze wentylowanym pomieszczeniu.
ASA 275, czyli filament firmy Spectrum, oferowany jest w rozmaitych barwach2
Filament ASA - obróbka wydruków z niego wykonanych
W związku z tym, iż filament ASA wchodzi w reakcję z acetonem, powierzchnia wykonanych z tego termoplastów wydruków może zostać wygładzona za pomocą tego związku chemicznego. Dodatkowo, można go również stosować jako spoiwo różnych komponentów wydrukowanych z termoplastu, który jest głównym bohaterem niniejszego artykułu. Utworzone z filamentu ASA trójwymiarowe modele łatwo poddają się również mechanicznej obróbce!
Filament ASA - dostępność materiału na rynku tworzyw do druku 3D
ASA znajduje się w ofercie wielu producentów filamentów do drukarek 3D. Oferowana jest m.in. przez Fiberlogy, Spectrum i firmę Rosa 3D. ASA występuje w wielu różnych wariantach kolorystycznych. Co istotne, dzięki bardzo dużej odporności materiału na działanie promieniowania ultrafioletowego oraz wpływu czynników pogodowych, wydrukowane z niego obiekty niełatwo ulegają przebarwieniom. Filament ASA cechuje się zatem bardzo dużą trwałością koloru, na jaki termoplast ten został zabarwiony.
Filament ASA - podsumowanie
ASA to materiał posiadający wiele zalet, wśród których tą największą stanowi znakomita odporność na promieniowanie ultrafioletowe oraz na destrukcyjny wpływ warunków atmosferycznych. Ponieważ filament ten charakteryzuje się wytrzymałością mechaniczną zbliżoną do ABS-u, jednocześnie będąc termoplastem pod wieloma względami go przewyższającym, ASA sprawdzi się wszędzie tam, gdzie wykorzystanie materiałów ABS-owych bywać może problematyczne.
1Na fotografii przedstawiono następujące warianty kolorystyczne filamentu ASA produkowanego przez firmę Rosa 3D (zaczynając od lewej strony zdjęcia):
2Zdjęcie przedstawia różne warianty kolorystyczne filamentu ASA 275 produkowanego przez firmę Spectrum. Rozpoczynając od lewej strony fotografii, są to:
