O filamento PLA é condutor (algum filamento é condutor)?

Você sabia que existem alguns filamentos que podem realmente transportar eletricidade? Embora eles possam não ser amplamente conhecidos, ou usados ​​para esse assunto, definitivamente existem filamentos condutores por aí que você pode imprimir alguns projetos insanamente interessantes.

Agora a questão é:quão condutivo é o PLA regular e existem variantes do PLA que são condutivas?

Responderei a ambas as perguntas neste artigo, além de abordar quais problemas você pode encontrar ao imprimir com filamentos condutores, quais filamentos obter e muito mais.

Então vamos começar!

O filamento PLA é condutor?

PLA se enquadra na categoria de filamentos não condutores porque tem uma resistividade da ordem de 10 ¹⁶ Ωm, semelhante à maioria dos outros tipos de plástico, tornando-o um ótimo material de isolamento elétrico desde que esteja em estado sólido (frio). Uma vez aquecido, o PLA amolecerá e se tornará mais condutor e não será mais seguro para uso como material de isolamento.

O ácido polilático (PLA) é um termoplástico biodegradável e, como acabei de mencionar, pode ser um excelente isolante elétrico na faixa de temperatura ambiente a cerca de 70 °C. Você pode usar o PLA para necessidades de isolamento elétrico porque sua resistividade e resistência à ruptura - até 70 ° C - é semelhante ao polietileno de baixa densidade (LDPE) e outros polímeros plásticos derivados de petróleo, tornando-o extremamente não condutor quando está em seu estado sólido Estado.

Dito isto, o problema de usar PLA em aplicações elétricas como isolante é que sua condutividade elétrica é altamente dependente da temperatura; em temperaturas acima de sua temperatura de transição vítrea Tg (70 °C), a condutividade elétrica do PLA aumenta significativamente.

A razão para isso é que o PLA passa para um estado de borracha em temperaturas acima de sua Tg, o que leva a um aumento repentino e significativo em sua condutividade elétrica devido ao movimento micro-Browniano de suas cadeias moleculares.

Como o PLA perde suas propriedades isolantes com o aumento da temperatura, não é aconselhável usá-lo em aplicações elétricas de alta geração de calor, pois pode levar a curtos. No entanto, o PLA é perfeitamente adequado para ser usado em aplicações de baixa tensão e baixo calor.

Existem filamentos condutores?

Uma gama limitada de filamentos condutores está disponível no momento e está rapidamente se tornando mais popular entre a comunidade de bricolage. Mas não fique muito animado, no momento, esses filamentos são adequados apenas para serem usados ​​em circuitos simples e pequenos projetos eletrônicos, mas você ainda pode usá-los para fazer coisas úteis e interessantes que vão desde modelos 3D decorados com LEDs embutidos até -sensores de nivelamento da cama.

O filamento condutor mais popular e, que eu saiba, útil é o PLA condutor da Protopasta. Possui resistividade de 15 Ohms por centímetro, o que o torna adequado para conectar componentes eletrônicos simples, como sensores, botões, luzes led, entre outros.

Os filamentos condutores de PLA são geralmente formados pela adição de grafeno, carbono grafitado e outros aditivos, que aumentam a condutividade do PLA normal. Eles são adequados apenas para circuitos de baixa tensão onde a tensão e a corrente permanecem abaixo de 60 volts e 100 mA, respectivamente, mas esses limites podem variar entre vários tipos e marcas de filamentos.

Existem várias marcas que estão fabricando esses tipos de filamentos aos quais chegarei em um segundo, apenas saiba que esses tipos de filamentos condutores são muito mais caros e não permitem que você crie circuitos complexos ou qualquer coisa desse tipo.

Qual ​​é a condutividade desses filamentos?

Nem todos os tipos e marcas de filamentos disponíveis são igualmente condutivos, portanto, preste atenção à classificação de resistividade elétrica do filamento antes de decidir comprá-lo.

A resistividade de um condutor elétrico é apenas uma medida de quão bem seu material resiste ao fluxo de corrente. É medido em Ωcm e está inversamente relacionado com a condutividade; quanto menor a resistividade, mais condutor será o material.

Felizmente, todas essas informações estão disponíveis ali mesmo no rolo de filamento ou no site do fabricante.

As impressões 3D condutoras têm um comportamento fascinante e geralmente não são igualmente condutoras em todos os planos, pois são impressas ao longo dos eixos X e Y continuamente, mas ao longo do eixo Z as camadas são extrudadas umas sobre as outras, o que significa que haverá menos superfície de contato e, portanto, menos condutividade ao longo do eixo Z do que ao longo do eixo X e Y.

Essencialmente, quando se trata da orientação de uma impressão, você deve ter certeza de que ela foi impressa na orientação correta para que as partes que precisam ser as mais condutoras tenham mais superfície de contato geral.

Exemplos de filamentos condutores

Filamento Proto-Massa de PLA condutor:é um filamento à base de PLA com resistividade de 15 ohm.cm e está disponível nos diâmetros de 1,75mm e 2,85mm. Requer uma temperatura de impressão de 195-225ºC e temperatura do leito de 50-60ºC.

Filamento condutor elétrico: é um composto proprietário de metal-polímero que consiste principalmente de um poliéster biodegradável (provavelmente PLA) e cobre. Custa $ 196,00 por 100 gramas e tem uma resistividade de 0,006 Ω.cm. Está disponível nos diâmetros de 1,75 mm e 2,85 mm. Requer uma temperatura de impressão de 130-160 ºC e temperatura do leito de 50-60 ºC.

Filamento condutor SUNLU ABS: é um filamento à base de ABS que custa $ 40,01 por 1 KG. Está disponível em apenas 1,75 mm de diâmetro. Requer uma temperatura de impressão de 220-240 ºC e temperatura do leito de 20-120 ºC.

AMOLEN filamento PLA preto condutor: é um filamento à base de PLA que custa $ 22,99 por 200 gramas. Possui resistividade de 1,42 Ω .cm e está disponível em apenas 1,75 mm de diâmetro. Requer uma temperatura de impressão de 220-250ºC e temperatura do leito de 0-50ºC.

Usos de filamentos condutores

Os filamentos condutores nos permitiram desenvolver circuitos elétricos de baixa tensão leves, duráveis ​​e flexíveis, o que é considerado um avanço no campo da eletrônica vestível, pois os sensores elétricos flexíveis impressos em 3D podem ser integrados perfeitamente às roupas, por exemplo.

Os filamentos condutores também podem ser úteis no campo das telecomunicações para imprimir escudos, filtros, antenas e outros componentes eletromagnéticos e de radiofrequência altamente personalizados. Laboratórios industriais e científicos e instituições de saúde podem se beneficiar do uso de escudos EMI e RF impressos em 3D contra sinais concorrentes que podem tornar equipamentos sensíveis defeituosos.

Engenheiros, fabricantes e entusiastas de bricolage podem usar filamentos condutores para fazer diferentes tipos de circuitos, sensores capacitivos de qualquer formato para aplicações industriais e de engenharia, teclados, controladores de jogos e projetos emocionantes do Arduino.

Apenas lembre-se de que os filamentos condutores não podem ser usados ​​para aplicações de alta tensão ou alto calor, pois eles derreterão e entrarão em curto.

Impressões gratuitas para testar filamentos condutores

Algumas pessoas muito criativas encontraram maneiras de usar filamentos condutores para criar impressões 3D incríveis, algumas mais funcionais do que outras claramente, mas a imaginação é o limite aqui.

• Testador de bateria.
• Lanterna.
• Exterminador eletrificado.

Se você está interessado em encontrar impressões 3D mais engenhosas projetadas para serem impressas com filamento condutor, confira este artigo no Hackday ou use nosso próprio mecanismo de pesquisa para encontrar arquivos para imprimir.

Problemas de impressão com filamento condutor

Problemas de curto:como mencionei anteriormente, a temperatura de transição vítrea do PLA é de cerca de 70°C, o que significa que, quando atingir essa temperatura, ele suavizará e se tornará mais condutor, o que pode levar a um curto. Essencialmente, não use PLA condutor a menos que você saiba que ele nunca chegará perto dessas temperaturas.

Os filamentos condutores são abrasivos :O PLA condutor é geralmente infundido com carbono e isso lhe confere suas propriedades condutoras, mas torna-se extremamente abrasivo no bico da extrusora. Se você estiver usando um bico de latão, provavelmente o substituirá após imprimir apenas 500g de filamento.

Entupimento do Bocal :Os filamentos condutores são mais difíceis de imprimir, o que significa que a velocidade de impressão deve ser reduzida enquanto a temperatura do bico deve ser aumentada também para evitar entupimentos.

Conclusão

Os filamentos condutores são uma das adições mais divertidas ao mundo da impressão 3D, embora não possam substituir a fiação de cobre real. Mas se você quiser fazer um controlador de jogo, uma lanterna ou mesmo aquela cabeça de terminação com luz led que vinculei anteriormente, o filamento condutor é o caminho a percorrer.

Apenas lembre-se de usá-lo com sabedoria e evitar curto-circuito!

Espero que esta informação tenha sido útil!

Tenha um ótimo dia!

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