ASA 필라멘트: ABS 대체하는 자외선 저항성 3D 프린팅 소재

아크릴로니트릴 스티렌 아크릴레이트(ASA) 필라멘트는 아크릴로니트릴 부타디엔 아크릴레이트(ABS) 플라스틱 필라멘트와 유사한 물성을 가진 출력 가능한 열가소성 소재입니다.

ASA는 다른 고무를 배합해 ABS보다 뛰어난 자외선 저항성을 갖도록 설계되어 ABS의 대안으로 자리잡았습니다.

3D 프린팅 업계에서 ASA의 용도는 다양합니다. 우수한 자외선 및 악천후 저항성 덕분에 ABS 대신 실외 용도로 선호됩니다.

3D 프린팅에서 ASA 플라스틱 필라멘트는 자동차 외장 부품, 하우징 부품, 스포츠 용품, 옥외 간판, 장비, 정원 용품, 실외 부품 및 고정구 제작에 쓰입니다.

ASA 3D 필라멘트란?

ASA는 아크릴로니트릴 스티렌 아크릴레이트의 약자입니다. 3D 프린팅에 쓰이는 열가소성 필라멘트 소재로, 엔지니어링 및 실외 용도에 이상적인 다양한 특성을 지닙니다.

더 대중적이고 널리 쓰이는 ABS 필라멘트의 개선판으로서, ASA는 ABS의 장점을 대부분 유지하면서 주요 단점들을 보완했습니다.

ASA 출력물 특성

ASA는 ABS처럼 출력이 다소 까다롭습니다. 출력 중 열에 민감해 출력 난이도가 있습니다. 하지만 출력 후에는 내열성과 내구성이 뛰어난 결과물이 나옵니다.

ASA 출력물은 ABS 출력물보다 더 강직하고 견고합니다. 따라서 ASA 필라멘트의 인장 강도가 ABS보다 더 강한 것으로 보입니다.

ASA 필라멘트 장단점

3D 프린팅 애호가로서 ASA 플라스틱 필라멘트 사용에 관심이 있다면, ASA의 용도와 시도해볼 이유(또는 피할 이유)를 아는 것이 도움이 됩니다.

장점(Pros)

• 강력한 자외선 저항성
• 강력한 내화학성
• 내수성
• 아세톤 후처리 가능
• 높은 내충격성
• 강인함(Tough)
• 내구성
• 양호한 표면 마감
• 정전기 방지

단점(Cons)

• 유해 가스 배출
• 시중 타 3D 프린팅 필라멘트 대비 고가
• 높은 익스트루더 온도 필요
• 높은 출력 에너지 소비
• 출력물 크랙 발생 가능
• 휨(Warping) 및 싱크(Sink) 발생 가능

ASA 필라멘트 3D 프린팅 방법

ASA 필라멘트 사용을 고려 중이라면, 최적의 출력 품질을 위해 3D 프린터가 다음 하드웨어 요건을 충족하는지 확인하세요.

• 열선 베드(Heated Bed)

  ASA는 노즐과 주변 공기 온도 차이로 수축과 크랙이 생기기 쉽습니다. 노즐과 프린트 베드 간 거리를 주의 깊게 관리해야 합니다.

  그렇지 않으면 온도 차이로 인한 열변형이 내부 응력을 유발해 출력 문제를 일으킵니다.

  고온 열선 베드는 고온 플라스틱 출력에 이상적입니다. 80초 만에 100°C에 도달하는 열선 베드는 온도 제어 기계적 특성이 필요함을 시사합니다.

• 빌드 표면(Build Surface)

  빌드 표면은 PET 시트 등 소재 부품 간 일관성을 유지해 좋은 빌드 표면 층을 만듭니다.

  ASA 필라멘트 3D 프린팅은 적절한 베드 접착력이 있는 프린터에서 잘 됩니다. 접착 문제 해결책은 다양하지만, 가장 널리 쓰이는 것은 카프톤 테이프, 접착제(글루 등), 일반 헤어스프레이 등입니다.

• 인클로저(Enclosed Printer) 필수

  ASA 필라멘트 3D 프린팅 시 인클로저가 필요합니다.

  

  소형 출력물보다 대형 출력물일수록 더 중요합니다. 대형 모델은 잔류 응력이 커 크랙과 박리, 불량 출력을 유발하기 쉽습니다.

  인클로저는 외풍으로 인한 휨을 방지하고, 배출될 수 있는 유해 가스로부터 사용자를 보호합니다.

• 고온 핫엔드(High-Temperature Hot End)

  PTFE 라이닝 핫엔드는 250°C에서 열화되기 시작해 장시간 ASA 출력에 부적합할 수 있습니다.

  하드웨어 요건 충족 후 다음 단계는 출력 설정 미세 조정입니다.

• 베드 온도(Bed Temperature)

  ASA 빌드 플레이트 온도는 필라멘트 브랜드에 따라 90~110°C 범위입니다. 모든 필라멘트 제조사는 브랜드별 권장 베드 온도를 명시합니다.

  높은 유리 전이 온도(High Glass Transition Temperature)

  지정된 유리 전이 온도를 초과해 출력하면 심각한 문제가 발생합니다. 플라스틱 필라멘트가 온도를 견디지 못해 열화됩니다.

• 노즐 온도(Nozzle Temperature)

  노즐은 240~260°C의 높은 조절 온도에서 출력합니다. 흥미롭게도 ASA는 너무 차갑게 출력하는 것보다 뜨겁게 출력하는 것이 권장됩니다. 높은 온도에서 출력하면 접착력이 좋아져 우수한 3D 출력 품질을 얻기 때문입니다.

• 쿨링(Cooling)

  ASA 출력 시 별도 쿨링 설정이 필요 없습니다. 끄고 둬도 됩니다. 하지만 5~10% 같은 매우 낮은 속도는 오버행과 전체 출력 품질을 개선할 수 있습니다.

ASA 필라멘트 용도는?

3D 프린팅 공구(Tools)

ASA는 합리적 가격의 3D 프린팅 소재로 우수한 기계적 성능과 내환경성을 보입니다.

작업 고정 지그와 픽스처, 암 엔드 툴링(EOAT), 검사 게이지, 조립 픽스처 제작에 활용됩니다.

3D 프린팅 프로토타입(Prototypes)

강도 특성과 자외선 저항성 덕분에 ASA는 자동차, 선박, RV용 몰드 부품 등 기능성 프로토타입 제작에 적합합니다.

전기 하우징, 실외 가전, 수공구 및 전동 공구, 스포츠 용품, 옥외 간판 등에도 쓰입니다.

ASA 출력이 쉬운가요?

ASA 3D 프린팅은 ABS보다 쉽습니다. 하지만 여전히 온도 변화에 민감해 출력 품질에 악영향을 줄 수 있습니다.

ASA 출력 시 가장 큰 두 가지 이슈는 출력물 휨(Warping)과 유해 가스 배출입니다.

• 출력물 휨(Print Warping)

  출력물 부위가 균일하게 식지 않을 때 휨이 발생합니다. FDM 출력 시 휨 방지 정보는 주로 ABS 위주로 많습니다. ABS와 ASA는 소재 물성이 유사하므로 ABS 휨 방지 권장사항을 ASA에도 동일하게 적용할 수 있습니다.

  외풍 차단, 우수한 첫 층 접착, 프린터 캘리브레이션 유지, 최후 수단으로 브림이나 드래프트 실드 사용.

• 유해 가스(Dangerous Fumes)

  대부분 3D 프린팅 소재는 압출 중 유해 물질을 배출합니다. ABS는 원료 특성상 유해 기체 분자와 나노입자를 배출합니다.

  ASA도 스티렌 성분으로 인해 꽤 심한 냄새가 날 수 있습니다. 해결책은 적절한 환기와 마스크 착용, 공기 청정기 활용입니다.

ASA 필라멘트는 독성이 있나요?

ASA 필라멘트는 뛰어난 치수 안정성과 내화학성을 가집니다. ABS처럼 열가소성 소재로, ABS와 마찬가지로 출력 과정에서 유해 가스를 배출합니다.

대형 3D 프린팅 모델을 ASA로 출력한다면 공기질 모니터를 활용한 정교한 환기 시스템 구축을 고려하세요.

ASA가 ABS보다 나은가요?

ASA와 ABS는 품질과 구성 면에서 유사해 '사촌' 관계로 불립니다. ASA는 ABS의 진정한 후계자로, ABS의 장점을 크게 개선하도록 개발되었습니다.

따라서 ASA는 ABS보다 우수한 필라멘트입니다.

ASA를 ABS, PLA, PETG 등 타 유명 필라멘트와 구별하는 핵심 특성들입니다.

• 자외선 안정성(UV Stable)
• 덜 눈에 띄는 흄 배출
• 내구성 있는 출력물
• 폭넓은 응용 분야 적합
• PLA, PETG보다 높은 유리 전이 온도
• 스트링깅 없는 정교한 출력
• 아세톤 증기 후처리 가능
• 사포 후처리 용이
• 강인함, 높은 내충격성, 내마모성
• 재활용 가능

ASA가 PLA보다 강한가요?

ASA는 ABS와 많은 유사점을 가져 ABS의 사촌으로 여겨집니다. ASA 개발로 ABS가 개선되었고, ASA는 ABS의 특성을 유지하면서 더 나은 특성을 추가했습니다.

PLA는 ABS, 나아가 ASA보다 더 강한 열가소성 필라멘트입니다.

PLA는 사용자 친화적 열가소성 수지로 ABS보다 강도가 높으며 ASA와 유사한 특성을 가집니다.

낮은 녹는점과 최소 휨으로 PLA는 가장 출력하기 쉬운 소재입니다. 하지만 50°C에서 모든 강도와 강성을 잃습니다. PLA의 취성은 출력물의 내구성과 내충격성을 떨어뜨립니다.

둘 중 ASA가 PLA보다 약하고 덜 강직합니다. 하지만 더 터프하고 가벼우며 취미 용도를 넘어선 응용에 적합합니다.

ASA와 ABS는 PLA보다 내구성이 높고, 25% 더 가볍고, 4배 높은 저항성을 가집니다.

결론

3D 프린팅 커뮤니티는 프린터 니즈에 따라 골라 쓸 수 있는 다양하고 적합한 필라멘트를 누리고 있습니다.

PLA, ABS, PETG는 고객과 3D 프린팅 애호가들에게 가장 인기 있는 소재들입니다. 이 글은 잘 알려지지 않은 열가소성 필라멘트인 ASA를 3D 필라멘트 사용자들에게 소개합니다.

ASA는 ABS와 유사한 특성을 가지며 ABS를 개선하기 위해 시장에 나왔습니다. 따라서 ABS 필라멘트 특성의 실질적 개선판으로, ABS에 익숙한 사용자들은 ASA에서 추가된 장점들을 누릴 수 있습니다.