Является ли нить PLA проводящей (проводят ли какие-либо нити)?

Знаете ли вы, что есть нити накала, которые действительно могут проводить электричество? Хотя они могут быть малоизвестны или использоваться в этом отношении, определенно существуют проводящие нити, которые вы можете использовать для печати некоторых безумно интересных проектов.

Теперь вопрос в том, насколько проводящим является обычный PLA и существуют ли проводящие варианты PLA?

В этой статье я отвечу на оба этих вопроса, а также расскажу о том, с какими проблемами вы можете столкнуться при печати с помощью проводящих нитей, какие нити приобрести и многое другое.

Итак, приступим!

Является ли PLA нить проводящей?

PLA относится к категории непроводящих нитей, поскольку имеет удельное сопротивление порядка 10 ¹⁶ . Ом м, как и у большинства других типов пластика, что делает его отличным электроизоляционным материалом, пока он находится в твердом (холодном) состоянии. После нагрева PLA размягчится и станет более проводящим, и его больше нельзя будет использовать в качестве изоляционного материала.

Полимолочная кислота (PLA) — это биоразлагаемый термопласт, и, как я только что упомянул, он может быть отличным электрическим изолятором в диапазоне температур от комнатной до примерно 70 °C. Вы можете использовать PLA для электроизоляции, потому что его удельное сопротивление и прочность на пробой — до 70 °C — аналогичны полиэтилену низкой плотности (LDPE) и другим пластиковым полимерам, полученным из нефти, что делает его чрезвычайно непроводящим, когда он находится в твердом состоянии. состояние.

Сказав это, проблема с использованием PLA в электрических приложениях в качестве изолятора заключается в том, что его электропроводность сильно зависит от температуры; при температурах выше его температуры стеклования Tg (70 ° C) электропроводность PLA значительно увеличивается.

Причина этого в том, что PLA переходит в эластичное состояние при температурах выше его Tg, что приводит к резкому и значительному увеличению его электропроводности из-за микроброуновского движения его молекулярных цепей.

Поскольку PLA теряет свои изоляционные свойства с повышением температуры, не рекомендуется использовать его в электроприборах с высоким тепловыделением, так как это может привести к короткому замыканию. Тем не менее, PLA идеально подходит для использования в низковольтных и низкотемпературных приложениях.

Есть ли проводящие нити?

Прямо сейчас доступен ограниченный ассортимент токопроводящих нитей, и они быстро становятся все более популярными среди любителей DIY. Но не слишком волнуйтесь, на данный момент эти нити накаливания подходят только для использования в простых схемах и небольших электронных проектах, но вы все равно можете использовать их для создания полезных и интересных вещей, начиная от 3D-моделей, украшенных встроенными светодиодами, до автомобилей. -датчики выравнивания кровати.

Наиболее популярным и, насколько мне известно, полезным проводящим филаментом является проводящий PLA Protopasta. Он имеет удельное сопротивление 15 Ом на сантиметр, что делает его пригодным для подключения простых электронных компонентов, таких как датчики, кнопки, светодиодные индикаторы и другие.

Проводящие нити PLA обычно формируются путем добавления графена, графитизированного углерода и других добавок, которые увеличивают проводимость обычного PLA. Они подходят только для низковольтных цепей, где напряжение и ток не превышают 60 В и 100 мА соответственно, но эти ограничения могут варьироваться в зависимости от типа и марки нити накала.

Есть несколько брендов, которые производят эти типы нитей, о которых я расскажу через секунду, просто знайте, что эти типы проводящих нитей намного дороже и не позволят вам создавать сложные схемы или что-то в этом роде.

Насколько электропроводны эти нити?

Не все доступные типы и марки нити накала обладают одинаковой проводимостью, поэтому обязательно обратите внимание на номинальное удельное электрическое сопротивление нити накала, прежде чем принять решение о ее покупке.

Удельное сопротивление электрического проводника — это всего лишь мера того, насколько хорошо его материал сопротивляется протеканию тока. Она измеряется в Ом·см и обратно пропорциональна проводимости; чем ниже удельное сопротивление, тем более проводящим будет материал.

К счастью, вся эта информация доступна прямо на рулоне нити или на сайте производителя.

Токопроводящие 3D-отпечатки имеют захватывающее поведение и, как правило, не являются одинаково проводящими во всех плоскостях, поскольку они печатаются непрерывно вдоль осей X и Y, а вдоль оси Z слои выдавливаются друг на друга, а это означает, что будет меньше контактной поверхности и, следовательно, меньшей проводимости по оси Z, чем по осям X и Y.

По сути, когда дело доходит до ориентации отпечатка, вы должны быть уверены, что он напечатан в правильной ориентации, чтобы части, которые должны быть наиболее проводящими, имели большую контактную поверхность.

Примеры проводящих нитей

Проводящая нить PLA Proto-Pasta Filament:представляет собой нить на основе PLA с удельным сопротивлением 15 Ом·см и доступна в диаметрах 1,75 мм и 2,85 мм. Для этого требуется температура печати 195–225°C и температура слоя 50–60°C.

Электропроводящая нить: представляет собой запатентованный металлополимерный композит, состоящий в основном из биоразлагаемого полиэстера (скорее всего, PLA) и меди. Он стоит 196 долларов за 100 грамм и имеет удельное сопротивление 0,006 Ом·см. Он доступен в диаметрах 1,75 мм и 2,85 мм. Для этого требуется температура печати 130–160 ºC и температура слоя 50–60 ºC.

Проводящая нить SUNLU из АБС-пластика: представляет собой нить на основе АБС, которая стоит 40,01 доллара США за 1 кг. Он доступен только в диаметре 1,75 мм. Для этого требуется температура печати 220–240 ºC и температура слоя 20–120 ºC.

Токопроводящая черная нить PLA AMOLEN: это нить на основе PLA, которая стоит 22,99 доллара за 200 грамм. Он имеет удельное сопротивление 1,42 Ом·см и доступен только в диаметре 1,75 мм. Для этого требуется температура печати 220–250°C и температура слоя 0–50°C.

Использование проводящих нитей

Проводящие нити позволили нам разработать легкие, прочные и гибкие низковольтные электрические цепи, что считается прорывом в области носимой электроники, поскольку, например, гибкие электрические датчики, напечатанные на 3D-принтере, можно легко интегрировать в одежду.

Проводящие нити также могут быть полезны в области телекоммуникаций для печати индивидуальных экранов электромагнитных и радиочастотных полей, фильтров, антенн и других компонентов. Промышленные и научные лаборатории, а также учреждения здравоохранения могут извлечь выгоду из использования экранов электромагнитных и радиочастотных помех, напечатанных на 3D-принтере, от конкурирующих сигналов, которые могут привести к неисправности чувствительного оборудования.

Инженеры, производители и энтузиасты DIY могут использовать проводящие нити для создания различных типов схем, емкостных датчиков любой формы для промышленных и инженерных приложений, клавиатур, игровых контроллеров и интересных проектов Arduino.

Просто помните, что проводящие нити нельзя использовать для высоковольтных или высокотемпературных применений, поскольку они плавятся и замыкаются.

Бесплатные распечатки для тестирования проводящих нитей

Некоторые очень творческие люди нашли способы использования проводящих нитей для создания потрясающих 3D-отпечатков, некоторые из которых явно более функциональны, чем другие, но здесь пределом является воображение.

• Тестер батареи.
• Фонарик.
• Электрифицированный Терминатор.

Если вы заинтересованы в поиске более оригинальных 3D-отпечатков, предназначенных для печати с помощью проводящей нити, ознакомьтесь с этой статьей на Hackday или воспользуйтесь нашей собственной поисковой системой, чтобы найти файлы для печати.

Проблемы печати проводящей нитью

Проблемы короткого замыкания. Как я упоминал ранее, температура стеклования PLA составляет около 70 °C, а это означает, что при достижении этой температуры он размягчается и становится более проводящим, что может привести к короткому замыканию. По сути, не используйте токопроводящий PLA, если вы не знаете, что он никогда не приблизится к этим температурам.

Токопроводящие нити абразивны :Проводящий PLA обычно насыщен углеродом, что придает ему проводящие свойства, но он становится чрезвычайно абразивным на сопле экструдера. Если вы используете латунное сопло, вы, вероятно, замените его после того, как напечатаете всего 500 г нити.

Засорение сопла :токопроводящие нити труднее печатать, а это означает, что скорость печати следует снизить, а температуру сопла следует увеличить, чтобы избежать засорения.

Заключение

Проводящие нити — одно из самых забавных дополнений к миру 3D-печати, даже несмотря на то, что они не могут заменить настоящую медную проводку. Но если вы хотите сделать игровой контроллер, фонарик или даже ту терминаторную голову со светодиодной подсветкой, которую я подключил ранее, то токопроводящая нить — это то, что вам нужно.

Просто не забывайте использовать его с умом и избегать короткого замыкания!

Надеюсь, эта информация была полезной!

Хорошего дня!

Ознакомьтесь с разделом рекомендуемых продуктов

Мы создали раздел рекомендуемых продуктов, который позволит вам избавиться от догадок и сократить время, затрачиваемое на поиски того, какой принтер, нить накала или обновления приобрести, поскольку мы знаем, что это может быть очень сложной задачей и обычно приводит к путанице. .

Мы выбрали лишь несколько 3D-принтеров, которые, по нашему мнению, подходят как для начинающих, так и для продвинутых пользователей, и даже для экспертов, что упрощает принятие решения, а нити, а также перечисленные обновления были протестированы нами и тщательно отобраны. , чтобы вы знали, что любой из них будет работать так, как задумано.