Hola tu problema es que estas reemplazando la variable a1, a2 

    public static void main(String[] args) {

        String a1 = "aa";
        String a2 = "bb";
        String a3 = "cc";
        String a4 = "dd";

        for(int i = 0; i<3; i++){
            String a5 = ("a"+ i); // esto no deberias hacer
            System.out.println("a"+i +"= "+a5);
        }
}