3D-печать с использованием токопроводящего материала Filaflex

Вы когда-нибудь хотели создать что-то с помощью 3D-принтера, включающее электронные компоненты? Возможно датчики, токопроводящие дорожки или экранирование от радиопомех?

Проводящие нити FFF/FDM для 3D-печати были разработаны для пользователей, заинтересованных в объединении 3D-печати и электроники. Токопроводящие сборки, объединяющие переключатели, потенциометры, светодиоды, емкостные сенсорные датчики... Все это и многое другое возможно благодаря им.

Специально разработан для 3D-печати компонентов с электронной проводимостью , проводящие нити — это материалы, которые очень легко печатать и которые совместимы практически с любым 3D-принтером FDM/FFF на рынке.

Приложения

Его применения многочисленны и разнообразны, но особенно выделяются следующие:

Датчики

Проводящая нить может быть использована для создания емкостных (сенсорных) датчиков, применяемых в широком спектре электронных изделий, используемых в быту; Это отличный материал для проектирования устройств человеческого интерфейса. (стилусы для мобильных телефонов и планшетов).

Видео 1. Указательный карандаш. Источник:Proto-Pasta.

Емкостные датчики также можно использовать для измерения приближения, положения, влажности, уровня жидкости и ускорения.

Кондуктивные дорожки

Другое применение токопроводящей нити — создание цепей, проводящих электричество. для использования в электронике, которые в случае гибких проводящих нитей также будут применимы к гибкой электронике.

Изображение 1:Цепь управления. Источник:Рекреус.

Традиционно, чтобы добавить проводящие схемы в свои творения, энтузиасты 3D-печати должны были разработать детали с необходимыми канавками для добавления медной проволоки после печати. С проводящей нитью проводку можно печатать одновременно с процессом изготовления изделия .

Защита от радиопомех и электромагнитных помех

Высокая проводимость, обеспечиваемая токопроводящей нитью, не только превосходна для трехмерных печатных схем и датчиков, но также полезна для использования против электромагнитных помех и в очень важных приложениях экранирования радиочастот (радиочастот) в широком диапазоне приложений. спектр отраслей. Экранирование EMI ​​/ RF используется для блокировки электромагнитного поля и радиочастотного электромагнитного излучения в пространстве; Важно использовать экранирование электромагнитных и радиочастотных помех в больницах, лабораториях или в аэрокосмической промышленности для защиты от конкурирующих сигналов, поскольку это может привести к тому, что собственное оборудование будет давать ложные результаты измерений . Экранирование электромагнитных и радиочастотных помех обеспечивает это путем блокирования AM, FM, ТВ, аварийных служб и телефонных сигналов. Токопроводящая нить идеально подходит для создания экранов радиочастотных и электромагнитных помех, используемых в эксклюзивных изделиях.

Советы по использованию

Предназначен для использования с отпечатками, предназначенными для эксплуатации при комнатной температуре. и для использования в проектах с низким напряжением и низким током только (не более 12 вольт), следует избегать проводящих нитей для источника питания, превышающего 100 мА.

Печать проводящими нитями (PLA) почти так же проста, как и стандартная PLA. Не обязательно иметь 3D-принтер с подогревом стола, хотя, если он у вас есть, рекомендуется использовать подогрев стола при 50-60º C, так как достигается большая адгезия.

Возможное загрязнение токопроводящей нити грязью с рук или пылью из окружающей среды следует по возможности избегать, поэтому рекомендуется хранить в сухом месте и вдали от этих и/или других частиц. Также рекомендуется мыть руки до и после использования и обрабатывать в перчатках. Пользователь должен избегать длительного воздействия влаги.

сопло рекомендуется для печати токопроводящей нитью не менее 0,4/0,5 мм . Сопло 3D-принтера всегда следует промывать до и после использования нити, чтобы избежать осложнений при печати. Проводящая нить имеет тенденцию прилипать к латунным соплам, поэтому рекомендуется очищать внешнюю поверхность сопла перед печатью маслом (техническим или бытовым) или смазкой для уменьшения налипания материала на внешнюю сторону сопла во время печати. Вы также можете использовать краску, отталкивающую пластик.

Изображение 2. Краска, отталкивающая пластик. Источник:Sliceengineering.

Внутренние свойства проводящей нити таковы, что ее нельзя оставлять без дела в экструдере 3D-принтера (когда он не печатает), так как он может расширяться и вызывать засорение сопла (засорение). Поэтому после печати филамент следует как можно быстрее извлечь из экструдера и использовать чистящий филамент. уборка.

Изображение 3. Чистящая нить. Источник:Smart Materials.

Также очень важно печатать при рекомендуемой температуре. , так как если печатать при более низкой температуре, то вязкость расплава будет не оптимальной, поэтому он будет расширяться и забивать сопло; а в случае печати при более высокой температуре это приведет к частичной деградации вместе с существенной агрегацией наноматериалов, что также приведет к засорению сопла.

В случае полной закупорки сопла попытайтесь прочистить его, нагрев сопло до 200ºC и попытайтесь удалить закупорку с помощью медной проволоки, или попробуйте расплавить ABS или PLA (жесткие нити), чтобы вытащить застрявший материал, или замочить в ацетоне и т.п. В случае не решения проблемы придется менять насадку на новую. Чтобы этого не произошло, необходимо принять во внимание все вышеперечисленные советы.

С другой стороны, также очень важно, чтобы основание 3D-принтера было идеально ровным. , иначе на внешней поверхности сопла будет скапливаться значительное количество материала, который при затвердевании будет закупоривать поток расплава. Поэтому в этом случае внешнюю поверхность охлаждаемого мундштука следует протереть спиртом.

Токопроводящие нити на рынке

Проводящий PLA (прото-паста):  При температуре размягчения, аналогичной PLA, проводящая нить Proto-Pasta более гибкая, но имеет меньшую адгезию между слоями. Возможно управление любым элементом через резистор 1 кОм, он идеально подходит для низковольтных цепей, цифровых клавиатур, требующих низкой проводимости, Arduino, сенсорных датчиков, робототехники и электроники.

Графеновая нить Koltron G1 (Addnorth):  Легированный Aros Graphene, графен, разработанный и запатентованный компанией Graphmatech, и с матрицей на основе поливинилдиенфторида (PVDF), передового пластика, обладающего превосходными механическими, химическими и термическими свойствами, нить накала Koltron G1 имеет объемное удельное сопротивление всего 2 Ом-см.

Filaflex Conductive (Recreus):  Далее мы более подробно рассмотрим эту нить.

Filaflex Conductive (Recreus)

Проводящий Filaflex — это гибкая эластичная нить из ТПУ. . С твердостью 92A , он достигает 100% удлинения при разрыве . После растяжения он возвращается к своей первоначальной форме, не деформируясь и не ломаясь, демонстрируя отличные механические свойства. Проводящая нить Filaflex имеет объемное удельное сопротивление примерно 3,9 Ом·см. , намного выше, чем у других проводящих нитей.

От самого производителя нам предлагается ряд советов, способных решить любые вопросы, которые могут возникнуть при печати этим филаментом:

1. Закаленное сопло :Нет необходимости использовать его с проводящей нитью Filaflex. Однако при интенсивном использовании рекомендуется избегать чрезмерно быстрого износа.
2. Безопасность :Печать проводящей нитью Filaflex абсолютно безопасна и не повредит принтер, но для поддержания его в оптимальных условиях рекомендуется очень хорошо очищать сопло после завершения печати нитью. Таким образом, любой тип отдыха, который мог остаться в хот-энде, будет устранен. Использование X после печати — это дополнительный шаг, который также поможет при очистке.
3. Электропроводящий материал :Recreus сообщает, что для того, чтобы нить была проводящей, они используют специальный состав, содержащий сажу, и именно этот элемент придает проводимость нити Filaflex Conductive.
4. Гибкость :После печати филаментом его характерная эластичность не теряется. Полученный конечный элемент всегда будет гибким и электропроводным, сохраняя при этом другие свои свойства.
5. Твердость по Шору :имеет твердость по Шору 92A, что делает его совместимым практически с любым принтером (включая Боуден).
6. Сопротивление :Filaflex Conductive имеет удельное электрическое сопротивление примерно 3,9 Ом-см, но для обеспечения выполнения его функций пользователь должен учитывать, что сопротивление меняется в зависимости от печати. Кроме того, мы также должны учитывать электрическое сопротивление цепи и не забывать, что нить накала предназначена для слаботочных приложений.
7. Сцепление между слоями :Из-за высокой углеродной нагрузки тепло будет рассеиваться очень быстро, а прилегание изделия будет зависеть от его геометрии. Регулируя некоторые параметры печати (скорость 20-25 мм/с, температура 240-255 ºC, не использовать вентилятор слоя), пользователь сможет решить проблему быстрого рассеяния.

Видео 2. Гибкость и электропроводность с Filaflex Conductive. Источник:Рекреус.

В заключение, проводящие нити — это материалы, специально разработанные для 3D-печати компонентов с электронной проводимостью. использование практически любого 3D-принтера FDM/FFF, доступного на рынке, расширяя возможности аддитивного производства или 3D-печати, что позволяет сокращать путь от разработки до коммерческого применения .