PLA und ASA bei 3D-Wandlogos:
Werkstoffverhalten, Verarbeitung und Oberflächen
Bei additiv gefertigten 3D-Wandlogos entscheidet nicht allein die Druckqualität über das spätere Ergebnis. Ebenso wichtig sind die Eigenschaften des eingesetzten Kunststoffs: Temperaturbeständigkeit, UV-Stabilität, Oberflächenqualität, Nachbearbeitbarkeit und die Reaktion auf spätere Beschichtungen.
Bei Wandlogo.EU setzen wir deshalb unterschiedliche Werkstoffe abhängig vom tatsächlichen Einsatzfall ein. Zwei wichtige Materialien für additiv gefertigte Grundkörper sind PLA (Polylactid / Polylactic Acid) und ASA (Acrylnitril-Styrol-Acrylat).
Beide lassen sich im FDM-Verfahren präzise verarbeiten, unterscheiden sich werkstofftechnisch jedoch erheblich.
Wer nicht speziell die Eigenschaften von PLA und ASA vergleichen möchte, sondern wissen will, welche komplette Materialausführung – beispielsweise 3D-Grundkörper, Acryl, Edelstahl, Messing oder Moos – für ein Wandlogo sinnvoll ist, findet dazu die Entscheidungshilfe in unserem Ratgeber
„Welches Material eignet sich für ein Wandlogo?“.
PLA: präziser Werkstoff für kontrollierte
Innenbereiche
PLA ist ein thermoplastischer Polyester und gehört zu den etablierten Werkstoffen im FDM-3D-Druck.
Für die Herstellung von 3D-Wandlogos besitzt PLA mehrere interessante Eigenschaften. Der Werkstoff lässt sich sehr präzise verarbeiten und ermöglicht saubere Konturen, Buchstaben, Radien und kleinere geometrische Details.
Gleichzeitig besitzt PLA eine vergleichsweise hohe Steifigkeit. Für dekorative Bauteile, die im normalen Innenbereich keinen hohen thermischen oder witterungsbedingten Belastungen ausgesetzt sind, kann das ein sinnvoller Werkstoff sein.
Bei einem Wandlogo betrachten wir den gedruckten Grundkörper allerdings nicht isoliert.
Je nach gewünschter Ausführung wird dieser beispielsweise:
- mechanisch nachbearbeitet,
- grundiert,
- individuell lackiert,
- mit Acryl kombiniert,
- mit Edelstahl oder anderen Oberflächen veredelt.
Der 3D-Druck stellt damit häufig den konstruktiven Grundkörper bereit, während die spätere Oberfläche separat auf die gewünschte Optik abgestimmt wird.
Eine wichtige Eigenschaft von PLA ist seine im Vergleich zu ASA geringere Wärmeformbeständigkeit.
Wird ein PLA-Bauteil dauerhaft höheren Temperaturen ausgesetzt, kann sich seine mechanische Stabilität beziehungsweise Formbeständigkeit verändern.
Bei der Auswahl berücksichtigen wir deshalb nicht nur die allgemeine Raumtemperatur.
Auch lokale Wärmequellen können entscheidend sein. Dazu gehören beispielsweise große Fensterflächen mit intensiver Sonneneinstrahlung, unmittelbar angrenzende Wärmequellen oder andere Situationen, in denen sich das Wandlogo stärker erwärmen kann als die eigentliche Raumluft.
Für normale Büros, Empfangsbereiche, Kanzleien, Praxen oder Besprechungsräume stellt diese Belastung üblicherweise kein Problem dar, sofern die konkrete Montagesituation berücksichtigt wurde.
PLA wird häufig pauschal als „biologisch abbaubar“ oder sogar als besonders umweltfreundlicher Kunststoff bezeichnet.
Diese Aussage ist werkstofftechnisch zu allgemein.
PLA kann zwar aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt werden. Daraus folgt jedoch nicht automatisch, dass ein fertiges PLA-Bauteil in der freien Natur innerhalb kurzer Zeit biologisch zerfällt.
Biobasiert und biologisch abbaubar sind zwei unterschiedliche Eigenschaften.
Der Abbau von PLA ist stark von den Umgebungsbedingungen abhängig. Temperatur, Feuchtigkeit, Materialdicke, Kristallinität und mikrobiologische Bedingungen spielen dabei eine wesentliche Rolle.
Unter definierten industriellen Kompostierbedingungen kann PLA biologisch abgebaut werden. Unter normalen Umweltbedingungen, im Boden oder im Heimkompost läuft dieser Prozess dagegen erheblich langsamer ab.
Ein massiver 3D-Grundkörper verschwindet deshalb nicht einfach innerhalb kurzer Zeit, nur weil PLA grundsätzlich biologisch abbaubar sein kann.
Zusätzlich bestehen technische Möglichkeiten zur Wiederverwertung.
PLA kann beispielsweise mechanisch recycelt werden. Dabei wird vorhandenes Material aufbereitet und erneut als Werkstoff eingesetzt.
Daneben sind chemische Recyclingverfahren möglich, bei denen die Polymerketten gezielt zerlegt beziehungsweise wieder in kleinere chemische Bestandteile überführt werden.
Mechanisches oder chemisches Recycling darf allerdings nicht mit biologischem Abbau gleichgesetzt werden.
Für uns ist deshalb weniger entscheidend, PLA pauschal als „umweltfreundlich“ zu bezeichnen. Entscheidend ist vielmehr, den Werkstoff dort einzusetzen, wo seine Eigenschaften technisch zum Wandlogo und dessen Einsatzbereich passen.
ASA: Werkstoff für UV-Strahlung, Wetter und höhere Temperaturbelastungen
ASA steht für Acrylnitril-Styrol-Acrylat und gehört ebenfalls zu den thermoplastischen Kunststoffen.
Werkstofftechnisch unterscheidet sich ASA jedoch deutlich von PLA.
Zu den für Wandlogos besonders interessanten Eigenschaften gehören:
- hohe UV-Beständigkeit,
- gute Witterungsbeständigkeit,
- höhere Wärmebeständigkeit,
- gute mechanische Eigenschaften,
- gute Nachbearbeitbarkeit,
- gute Möglichkeiten zur Oberflächenveredelung.
Gerade die Kombination aus Witterungs- und UV-Beständigkeit macht ASA für Anwendungen interessant, bei denen Bauteile dauerhaft äußeren Umgebungsbedingungen ausgesetzt werden.
Vereinfacht gesagt ist ASA ein Kunststoff, dessen Eigenschaftsprofil für den Außeneinsatz geradezu prädestiniert ist.
Das bedeutet jedoch nicht, dass allein die Auswahl von ASA automatisch ein vollständiges Außen-Wandlogo technisch definiert.
Bei einem Firmenlogo an einer Fassade müssen zusätzlich unter anderem Fassadenaufbau, Windbeanspruchung, Befestigung, Logo-Geometrie und gegebenenfalls eine zusätzliche Unterkonstruktion betrachtet werden.
Diese konstruktiven Fragen behandeln wir bewusst nicht vollständig in diesem Werkstoffbeitrag. Dafür gibt es unseren separaten Ratgeber „Wandlogo für den Außenbereich: Welches Material eignet sich und was muss beachtet werden?“. Dort wird das komplette Außen-Wandlogo als System betrachtet.
Ratgeber: Wandlogo für den Außenbereich: Welches Material eignet sich und was muss beachtet werden?
Ein technischer Vorteil von ASA: Die Layerstruktur lässt sich glätten
Beim FDM-Verfahren entsteht ein Bauteil Schicht für Schicht.
Diese einzelnen Schichten werden als Layer bezeichnet. Abhängig von Schichthöhe, Bauteilgeometrie, Druckparametern und Betrachtungswinkel kann die Layerstruktur auf der fertigen Oberfläche mehr oder weniger deutlich sichtbar sein.
Bei hochwertigen Sichtbauteilen möchten wir diesen typischen 3D-Druck-Charakter nicht immer sichtbar lassen.
ASA besitzt hier einen besonderen Vorteil.
Der Werkstoff lässt sich neben klassischer mechanischer Bearbeitung auch lösemittelbasiert glätten.
Bei geeigneter Prozessführung kann die ASA-Oberfläche beispielsweise mit Aceton kontrolliert angelöst werden. Dabei wird nicht das gesamte Bauteil aufgelöst. Vielmehr reagiert die oberste Kunststoffschicht auf das Lösungsmittel.
Dadurch können sich mikroskopische Erhöhungen und Vertiefungen zwischen den einzelnen Layern angleichen.
Die sichtbaren Schichtlinien werden reduziert und die Oberfläche kann wesentlich homogener wirken.
Glätten bedeutet nicht einfach „Aceton auftragen
Die lösemittelbasierte Glättung ist allerdings ein technischer Prozess.
Zu starke oder zu lange Einwirkung kann die Geometrie beeinflussen.
Besonders kritisch sind:
- sehr kleine Radien,
- scharfe Kanten,
- dünne Konturen,
- kleine Schriftmerkmale,
- filigrane Details.
Wird die Oberfläche zu stark angelöst, können solche Merkmale verrunden oder an Konturschärfe verlieren.
Deshalb wird die Glättung abhängig von Bauteilgeometrie, gewünschter Oberfläche und späterer Weiterverarbeitung beurteilt.
Zusätzlich lässt sich ASA klassisch mechanisch nachbearbeiten. Schleifen, geeignete Oberflächenvorbereitung, Grundierung und anschließende Lackierung ermöglichen weitere Qualitätsstufen.
Damit wird aus dem eigentlichen FDM-Grundkörper ein Bauteil, dessen sichtbare Oberfläche nicht zwangsläufig den typischen Charakter eines unbehandelten 3D-Druckteils besitzen muss.
Die Lackierung eines Wandlogos ist ein eigenes Werkstoffsystem
Bei vielen Wandlogos wird der Grundkörper anschließend lackiert.
Die Lackierung erfüllt zunächst eine gestalterische Aufgabe. Unternehmensfarben, definierte Farbtöne sowie matte, seidenmatte oder glänzende Oberflächen können damit umgesetzt werden.
Werkstofftechnisch betrachtet besteht eine hochwertige Lackierung allerdings nicht einfach daraus, Farbe auf einen Kunststoff aufzutragen.
Untergrund, Oberflächenvorbereitung, Grundierung und Decklack müssen aufeinander abgestimmt sein.
Das gilt insbesondere bei Kunststoffen.
Auch bei anderen Materialien wie Acryl zeigt unsere Verarbeitungserfahrung, dass eine sehr glatte und nicht saugende Oberfläche eine geeignete Vorbehandlung und ein darauf abgestimmtes Lacksystem benötigt, damit die Beschichtung dauerhaft haftet. Genau diesen Zusammenhang zwischen Firmenfarbe, Material, Lackaufbau und Glanzgrad behandeln wir ausführlicher im Ratgeber „Wie farbgetreu lässt sich ein Wandlogo umsetzen?“.
Innen- und Außenlackierung stellen unterschiedliche Anforderungen
Auch beim Lackieren muss zwischen Innen- und Außenbereich unterschieden werden.
Bei einem Wandlogo im normalen Innenraum sind die Belastungen der Lackoberfläche vergleichsweise gering.
Es gibt üblicherweise:
- keine dauerhafte Beregnung,
- keine extreme UV-Belastung,
- keine starken Tag-Nacht-Temperaturwechsel,
- keine Frost-Tau-Wechsel,
- deutlich geringere klimatische Schwankungen.
Hier stehen vor allem saubere Haftung, Oberflächenqualität, gewünschter Farbton und Glanzgrad im Vordergrund.
Ein Außen-Wandlogo stellt an die Lackierung wesentlich höhere Anforderungen.
Dort können gleichzeitig UV-Strahlung, Feuchtigkeit, Regen, Kondenswasser sowie starke Temperaturänderungen auftreten.
Besonders direkte Sonneneinstrahlung darf dabei nicht unterschätzt werden. Eine dunkle Oberfläche kann sich bei intensiver Sonnenstrahlung erheblich stärker erwärmen als die Umgebungsluft.
Gleichzeitig kühlt das Bauteil nachts wieder ab.
Werkstoff und Beschichtungssystem werden dadurch wiederholt thermisch belastet.
ASA ist witterungsbeständig – aber die Lackierung muss es ebenfalls sein
Genau hier entsteht ein wichtiger technischer Unterschied.
ASA besitzt bereits aus dem Werkstoff heraus eine gute UV- und Witterungsbeständigkeit.
Das bedeutet jedoch nicht automatisch, dass jede beliebige darauf aufgebrachte Lackierung dieselben Eigenschaften besitzt.
Wird beispielsweise ein ASA-Grundkörper entsprechend einer individuellen Unternehmensfarbe lackiert, entsteht ein mehrschichtiger Aufbau:
ASA-Grundkörper → Oberflächenvorbereitung → gegebenenfalls Haftgrund beziehungsweise Grundierung → Decklack
Das fertige Wandlogo ist anschließend nicht mehr nur nach den Eigenschaften des ASA zu beurteilen.
Auch die Beschichtung muss für die vorgesehene Umgebung geeignet sein.
Ein technisch ungeeignetes Lacksystem kann beispielsweise an:
- Farbtonstabilität
- Glanzstabilität
- UV-Beständigkeit
- Haftung
- Elastizität
- oder Witterungsbeständigkeit
verlieren, obwohl der darunterliegende ASA-Grundkörper weiterhin technisch funktionsfähig ist.
Deshalb wählen wir bei einem individuell lackierten Außen-Wandlogo das Beschichtungssystem projektbezogen aus.
Nicht allein die gewünschte Unternehmensfarbe bestimmt die Lackierung – sondern Werkstoff, Umgebung und Belastungsfall gemeinsam.
Gerade bei Corporate-Design-Farben ist das wichtig.
Das Wandlogo soll nicht lediglich am Tag der Auslieferung die gewünschte Farbe besitzen. Das gesamte Oberflächensystem muss auf die vorgesehenen Einsatzbedingungen abgestimmt sein.
Wer tiefer wissen möchte, wie Unternehmensfarben, RAL- oder Pantone-Vorgaben, Glanzgrade und unterschiedliche Werkstoffe miteinander zusammenspielen, findet diese Themen im Ratgeber „Wie farbgetreu lässt sich ein Wandlogo umsetzen?“.
Der Werkstoff ist nur ein Teil des fertigen Wandlogos
Bei Außenanwendungen kommt zusätzlich ein weiterer technischer Aspekt hinzu: die Befestigung.
ASA kann als Grundkörper hervorragend für eine Außenanwendung geeignet sein. Das hilft jedoch wenig, wenn die gewählte Befestigung nicht zum tatsächlichen Fassadenaufbau passt.
Beton, Ziegel, Hohlblockstein, Fassadensteine oder andere Wandaufbauten stellen unterschiedliche Anforderungen an Dübel, Abstandshalter und Verankerungen.
Bei Wandlogo.EU unterscheiden wir deshalb auch die Befestigung projektbezogen nach der vorhandenen Wandbeschaffenheit.
Die verschiedenen Montagemöglichkeiten behandeln wir ausführlich im Ratgeber „Wie befestigt man ein Wandlogo richtig? Montage auf Beton, Rigips, Putz und anderen Untergründen“.
Die Werkstoffauswahl lässt sich grundsätzlich auf einen einfachen Unterschied reduzieren:
PLA eignet sich vor allem für kontrollierte Innenbedingungen. ASA besitzt dagegen Eigenschaften, die insbesondere bei UV-, Temperatur- und Witterungsbelastung deutliche Vorteile bieten.
Trotzdem arbeiten wir nicht ausschließlich nach der vereinfachten Regel „PLA innen, ASA außen“.
Entscheidend sind immer der tatsächliche Einsatzfall und das gesamte Bauteilsystem.
Dazu gehören unter anderem:
- Montagesituation,
- Temperaturbelastung,
- Sonneneinstrahlung,
- Logo-Geometrie,
- Abmessungen,
- gewünschtes Oberflächenfinish,
- Lackierung,
- Materialkombinationen
- und der spätere Einsatzort.
Ein technisch sinnvoll aufgebautes Wandlogo entsteht deshalb nicht allein durch die Auswahl eines Kunststoffs.
Grundkörper, Oberfläche, Veredelung und Einsatzbedingungen müssen zusammenpassen.
Wer aus Kundensicht entscheiden möchte, welche komplette Materialausführung für sein Wandlogo sinnvoll ist, findet die entsprechende Orientierung in unserem Ratgeber „Welches Material eignet sich für ein Wandlogo?“. Dort stehen nicht PLA und ASA als Polymerwerkstoffe im Mittelpunkt, sondern die Auswahl der sichtbaren Materialien und Ausführungen für das fertige Wandlogo.