Die meisten FDM-Drucke, die im Freien aufgestellt werden, versagen innerhalb weniger Monate – sie verziehen sich durch die Sommerhitze, vergilben und werden durch UV-Strahlung spröde oder bekommen Risse durch Feuchtigkeitswechsel entlang der Schichtgrenzen. Die Wahl des richtigen Materials von Anfang an verhindert, dass dasselbe Teil jede Saison neu gedruckt werden muss.
Die drei Feinde von Drucken im Außenbereich
1. UV-Strahlung
Ultraviolettes Licht bricht die Polymerketten direkt – es handelt sich nicht um einen Oberflächeneffekt, sondern um eine strukturelle Zersetzung, die sich im Laufe der Zeit durch das gesamte Teil zieht. Die sichtbaren Symptome sind Vergilbung und Oberflächenkreidung, die mechanische Folge ist jedoch Sprödigkeit. PLA ist am anfälligsten. PETG schneidet besser ab, zeigt aber nach 12–18 Monaten direkter Sonneneinstrahlung dennoch eine merkliche Verschlechterung. ASA wurde speziell entwickelt, um dem standzuhalten: Seine Acrylat-Kautschuk-Komponente ist chemisch UV-stabil, nicht durch eine Beschichtung.
2. Hitze
Die Außentemperaturen im Schweizer Sommer erreichen regelmäßig 35 °C – doch im Inneren eines Paketfachs, auf dem Armaturenbrett eines Autos oder in einem nach Süden ausgerichteten Gehäuse können die Oberflächentemperaturen 70 °C überschreiten. Die Glasübergangstemperatur von PLA liegt bei etwa 60 °C: Bei Temperaturen, die in direkter Sonneneinstrahlung leicht erreicht werden, erweicht es und kriecht unter Belastung. PETG hält Temperaturen von etwa 80 °C stand. Der Vicat-Erweichungspunkt von ASA liegt bei 100–105 °C – deutlich über allem, was bei einer typischen Installation im Freien auftritt.
3. Feuchtigkeit
Regen allein zerstört selten ein gut gedrucktes Teil, doch die Feuchtigkeitsaufnahme führt bei hygroskopischen Materialien zu Maßänderungen und schwächt die Haftung zwischen den Schichten. PLA nimmt Feuchtigkeit auf und wird spröde, wenn es über Monate hinweg zwischen nassen und trockenen Bedingungen wechselt. ASA und PETG sind beide wenig feuchtigkeitsaufnehmend und halten Regen, Kondenswasser und Feuchtigkeitsschwankungen gut stand.
Erste Wahl: ASA
ASA (Acrylnitril-Styrol-Acrylat) ist unter den gängigen FDM-Materialien der für den Außenbereich geeignete technische Werkstoff. Es löst alle drei Probleme: UV-beständige Chemie, hohe Betriebstemperatur und geringe Feuchtigkeitsaufnahme. Außerdem lässt es sich auf jedem Drucker mit beheiztem Druckbett sauber drucken – es ist keine spezielle Hardware erforderlich.
| Parameter | Wert |
|---|---|
| Düsentemperatur | 230–250 °C |
| Betttemperatur | 80–110 °C |
| Gehäuse | Empfohlen für Teile >100 mm |
| Vicat-Erweichungspunkt | 100–105 °C |
| UV-Beständigkeit | Hervorragend (Acrylat-Chemie, keine Beschichtung) |
| Feuchtigkeitsaufnahme | Sehr gering |
| Mit Aceton glättbar | Ja |
| Verfügbare Farben | Schwarz, Blau, Grün, Orange, Rot, Silber, Weiß, Gelb |
Drucktipps für Teile im Außenbereich: Verwenden Sie bei großen, flachen Flächen einen Brim – ASA schrumpft beim Abkühlen stärker als PLA oder PETG, und Ecken können sich ohne Brim abheben. Schalten Sie den Kühlventilator für die ersten 5–10 Schichten aus. Ein Gehäuse verhindert zugbedingtes Verziehen bei Teilen, deren Abmessungen in einer Richtung mehr als ~100 mm betragen. Lüften Sie Ihren Druckraum: Wie ABS setzt auch ASA bei Drucktemperaturen Styrol frei.
ASA lässt sich ebenso wie ABS mit Aceton glätten. Durch das Glätten mit Acetondampf werden Schichtlinien beseitigt und die Oberfläche versiegelt, was das Eindringen von Feuchtigkeit bei Teilen, bei denen Dichtigkeit wichtig ist (Sensorgehäuse, Gehäuse für den Außenbereich), weiter reduziert.
Zweiter Platz: PETG
PETG ist die richtige Wahl, wenn der Einbau im Halbschatten erfolgt, das Bauteil nicht tragend ist und Sie einen einfacheren Druckvorgang wünschen. Es verträgt Feuchtigkeit gut, verzieht sich auf dem Druckbett nicht wie ASA und kostet 2,20 CHF/kg weniger.
Die Einschränkung liegt bei der UV-Beständigkeit: PETG vergilbt und wird nach 12–24 Monaten konstanter direkter Sonneneinstrahlung spröde. Bei Bauteilen auf einer überdachten Veranda, unter einem Dachvorsprung, in einem belüfteten Außengehäuse oder in Nordlage hält PETG mehrere Jahre lang gut stand. Für Bauteile, die das ganze Jahr über direkter Sonneneinstrahlung ausgesetzt sind, sollten Sie ASA wählen.
| Parameter | Wert |
|---|---|
| Düsentemperatur | 220–250 °C |
| Betttemperatur | 60–80 °C |
| Betriebstemperatur | ~80 °C |
| UV-Beständigkeit | Mäßig (zerfällt nach 12–24 Monaten direkter Sonneneinstrahlung) |
| Feuchtigkeitsaufnahme | Gering |
| Verfügbare Farben | Schwarz, Blau, Grün, Orange, Rot, Silber, Weiß, Gelb |
Was im Außenbereich nicht funktioniert
PLA: Glasübergangstemperatur ~60 °C. Ein PLA-Teil, das im Sommer auf dem Armaturenbrett eines Autos, in einem nach Süden ausgerichteten Briefkasten oder auf einer Dachhalterung liegen gelassen wird, verzieht sich – oft katastrophal. Abgesehen von der Hitze ist PLA biologisch abbaubar: Es zersetzt sich im Freien über Monate bis Jahre hinweg. Verwenden Sie PLA nicht für Installationen im Freien.
Standard-ABS: Lässt sich vergleichbar mit ASA drucken, weist jedoch praktisch keine UV-Beständigkeit auf. Eine Saison direkter Sonneneinstrahlung lässt ABS vergilben und spröde werden. ASA wurde entwickelt, um genau dieses Problem zu beheben – es gibt keinen Grund, ABS im Außenbereich zu verwenden, wenn ASA verfügbar ist.
TPU/flexible Materialien: Die meisten Elastomere sind UV-empfindlich. Flexible Teile an schattigen oder geschützten Stellen (Kabeldurchführungen, Schwingungsdämpfer im Inneren eines Gehäuses) können funktionieren, aber TPU zersetzt sich bei anhaltender direkter Sonneneinstrahlung. Verwenden Sie es nur an schattigen Orten und planen Sie einen regelmäßigen Austausch ein.
Konstruktionstipps für Langlebigkeit im Außenbereich
- Wandstärke: Mindestens 4 Wandlagen an allen strukturellen oder tragenden Teilen. UV-Strahlung im Außenbereich wirkt sich zunächst auf die Oberfläche aus – mehr Wandmaterial bedeutet eine längere Lebensdauer, bevor die Struktur beeinträchtigt wird.
- Aushöhlung: Gyroid- oder Wabenstruktur mit 25–40 % Aushöhlungsgrad. Gyroid weist keine geraden inneren Kanäle auf, die Wasser bei einer Oberflächenrissbildung zum Kern leiten könnten.
- Entwässerung: Bringen Sie Abflusslöcher (Durchmesser ≥ 3 mm) an allen hohlen Gehäusen oder Kanälen an, die nach oben zeigen. Stehendes Wasser beschleunigt den Zerfall und kann gefrieren, wodurch das Bauteil von innen Risse bekommt.
- Dünne Wände: Vermeiden Sie bei Außenanwendungen Wandstärken unter 1,2 mm. UV-Strahlung zersetzt das Material von der Oberfläche nach innen; dünne Wände verlieren schneller ihre strukturelle Integrität.
- Oberflächenveredelung: Eine UV-beständige Deckschicht (Klarlack aus der Automobilindustrie oder UV-beständige Sprühfarbe) verlängert die Lebensdauer jedes Teils im Außenbereich um Jahre, sogar bei ASA. Dies lohnt sich besonders für Teile, die ständig direkter Sonneneinstrahlung ausgesetzt sind.
- Befestigungselemente: Verwenden Sie ausschließlich Befestigungselemente aus Edelstahl oder Nylon. Stahlbefestigungen rosten und dehnen sich aus, wodurch der Kunststoff um sie herum innerhalb von ein oder zwei Wintern Risse bekommt.
Schnellvergleich: Eignung für den Außenbereich
| Material | UV-Beständigkeit | Wärme (Vicat/Tg) | Feuchtigkeit | Direkte Sonneneinstrahlung | Halbschatten |
|---|---|---|---|---|---|
| PLA | Schlecht | ~60 °C | Befriedigend | ✗ Vermeiden | ✗ Nicht verwenden |
| PETG | Befriedigend | ~80 °C | Niedrig | ⚠ 1–2 Jahre | ✓ Mehrere Jahre |
| ASA | Ausgezeichnet | 100–105 °C | Sehr niedrig | ✓ Langfristig | ✓ Langfristig |
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ASA ist unsere erste Wahl für alle Anwendungen im Außenbereich. PETG ist ebenfalls erhältlich, falls ASA für Ihr Projekt nicht ausreicht.
