Impressão 3D com Filaflex condutivo

Você já quis criar algo com sua impressora 3D que incluísse componentes eletrônicos? Talvez sensores, traços condutivos ou blindagem contra ruído de radiofrequência?

Os Filamentos condutores FFF/FDM para impressão 3D foram projetados para usuários interessados ​​em combinar impressão 3D e eletrônica. Conjuntos condutivos que integram interruptores, potenciômetros, LEDs, sensores capacitivos de toque... Tudo isso e muito mais é possível graças a eles.

Especificamente desenvolvido para permitir a impressão 3D de componentes eletronicamente condutores , os filamentos condutores são materiais muito fáceis de imprimir e compatíveis com quase todas as impressoras 3D FDM/FFF do mercado.

Aplicativos

As suas aplicações são muitas e variadas, mas destacam-se as seguintes:

Sensores

O filamento condutor pode ser usado para criar sensores capacitivos (toque) usados ​​em uma ampla gama de produtos eletrônicos que são usados ​​na vida cotidiana; É um excelente material para o design de dispositivos de interface humana (canetas stylus para celulares e tablets).

Vídeo 1:Lápis apontador. Fonte:Proto-Pasta.

Sensores capacitivos também podem ser usados ​​para medir proximidade, posição, umidade, níveis de líquido e aceleração.

Faixas condutoras

Outra aplicação do filamento condutor é na criação de circuitos condutores de eletricidade para usos em eletrônica que, no caso de filamentos condutores flexíveis, também serão aplicáveis ​​a eletrônicos flexíveis.

Imagem 1:Circuito de condução. Fonte:Recreus.

Tradicionalmente, para adicionar circuitos condutores às suas criações, os entusiastas da impressão 3D tinham que projetar peças com as ranhuras necessárias para adicionar fio de cobre após a impressão. Com o filamento condutor, a fiação pode ser impressa simultaneamente com o processo de construção da peça .

Blindagem contra ruído de radiofrequência e interferência eletromagnética

A alta condutividade oferecida pelo filamento condutor não é apenas excelente para circuitos e sensores impressos em 3D, mas também é útil para uso contra EMI (Interferência Eletromagnética) e em aplicações de blindagem de RF (Radio Frequency) muito importantes em uma ampla gama de aplicações. gama de indústrias. A blindagem EMI/RF é usada para bloquear o campo eletromagnético e a radiação eletromagnética de radiofrequência dentro de um espaço; É importante usar proteção contra EMI e RF em ambientes hospitalares, laboratoriais ou da indústria aeroespacial para proteção contra sinais concorrentes, pois eles podem levar equipamentos proprietários a fornecer medições falsas . A blindagem EMI/RF consegue isso bloqueando AM, FM, TV, serviços de emergência e sinais de telefone. O filamento condutivo é ideal para projetar escudos RF/EMI usados ​​em itens altamente personalizados.

Dicas de uso

Projetado para uso com impressões destinadas a operação em temperatura ambiente e para uso em projetos de baixa tensão e baixa corrente apenas (para não exceder 12 volts), filamentos condutores devem ser evitados para fontes de alimentação superiores a 100mA.

Imprimir com filamentos condutores (PLA) é quase tão fácil quanto imprimir com PLA padrão. Não é necessário ter uma impressora 3D com leito aquecido, embora se tiver uma, é recomendável usar o leito aquecido a 50-60º C já que se obtém maior adesão.

Possível contaminação do filamento condutor com sujeira das mãos ou poeira do ambiente deve ser evitada ao máximo, por isso é recomendado armazenamento em local seco e longe destas e/ou outras partículas. Também é recomendável lavar as mãos antes e depois do uso e tratá-lo com luvas. O usuário deve evitar exposição prolongada à umidade.

Um bocal é recomendado para impressão de filamento condutor de pelo menos 0,4 / 0,5 mm . O bocal da impressora 3D deve sempre ser lavado antes e depois de usar o filamento para evitar complicações na impressão. O filamento condutor tem tendência a aderir aos bocais de latão, pelo que recomenda-se limpar a superfície externa do bocal antes de imprimir com óleo (técnico ou doméstico) ou lubrificante para reduzir o acúmulo de material na parte externa do bocal durante a impressão. Você também pode usar tinta repelente de plástico.

Imagem 2:Pintura repelente de plástico. Fonte:Sliceengineering.

As propriedades intrínsecas do filamento condutor são tais que não deve ser deixado inativo no extrusor da impressora 3D (enquanto não imprime), pois pode expandir e causar entupimento do bocal ( entupimento). Portanto, após a impressão, o filamento deve ser removido o mais rápido possível da extrusora e usar filamento de limpeza. limpeza.

Imagem 3:Filamento de limpeza. Fonte:Materiais Inteligentes.

Também é muito importante imprimir na temperatura recomendada , pois se você imprimir em uma temperatura mais baixa, a viscosidade do fundido não será ideal, expandindo e entupindo o bico; e no caso de imprimir a uma temperatura mais alta, resultará em uma degradação parcial juntamente com uma agregação substancial de nanomateriais, produzindo também o entupimento do bocal.

Em caso de obstrução total do bocal, tente desobstruí-lo aquecendo o bocal a 200ºC e tente remover a obstrução com um fio de cobre, ou tente derreter ABS ou PLA (filamentos rígidos) para arrastar o material preso, ou mergulhe-o em acetona, etc. Caso não consiga resolver o problema, será necessário trocar o bico por um novo. Para evitar isso, todos os conselhos mencionados acima devem ser levados em consideração.

Por outro lado, também é muito importante ter a base da impressora 3D perfeitamente nivelada , caso contrário, uma quantidade significativa de material se acumulará na superfície externa do bocal, que ao solidificar obstruirá o fluxo do fundido. Portanto, a superfície externa do bocal resfriado deve ser limpa com álcool caso isso aconteça.

Filamentos condutores no mercado

PLA condutivo (Proto-Pasta):  Com temperatura de amolecimento semelhante ao PLA, o filamento condutor do Proto-Pasta é mais flexível, mas tem menos aderência entre as camadas. Viável para controlar qualquer elemento através de um resistor de 1Kohm, é ideal em circuitos de baixa tensão, teclados digitais que requerem baixa condutividade, arduino, sensores de toque, robótica e eletrônica.

Filamento de grafeno Koltron G1 (Addnorth):  Dopado com Aros Graphene, um grafeno desenvolvido e patenteado pela empresa Graphmatech e com matriz à base de fluoreto de polivinildieno (PVDF), um plástico avançado que possui excelentes propriedades mecânicas, químicas e térmicas, o filamento Koltron G1 possui resistividade volumétrica de apenas 2 Ω-cm.

Filaflex Conductive (Recreus):  A seguir, veremos mais de perto esse filamento.

Filaflex Conductive (Recreus)

O Conductive Filaflex é um filamento elástico de TPU flexível . Com dureza 92A , atinge 100% de alongamento na ruptura . Após o estiramento volta a sua forma original, sem deformar ou quebrar, apresentando excelentes propriedades mecânicas. O filamento Filaflex Conductive oferece uma resistividade volumétrica de aproximadamente 3,9 Ω-cm , muito maior do que a de outros filamentos condutores.

Do próprio fabricante, oferecemos uma série de dicas capazes de resolver qualquer dúvida que possa surgir ao imprimir com este filamento:

1. Bocal endurecido :Não é necessário utilizá-lo com o filamento Condutor Filaflex. No entanto, em caso de uso intenso, seria recomendável evitar o desgaste excessivamente rápido do mesmo.
2. Segurança :A impressão com o filamento Condutor Filaflex é totalmente segura e não danifica a impressora, mas para mantê-la em ótimas condições é aconselhável limpar muito bem o bocal ao finalizar a impressão com o filamento. Assim, qualquer tipo de descanso que tenha ficado no hotend será eliminado. Usar X após a impressão é uma etapa extra que também ajudará na limpeza.
3. Material condutor :Para que o filamento seja condutivo, a Recreus informa que utiliza uma formulação especial que contém negro de fumo e é este elemento que dá condutividade ao filamento Filaflex Conductive.
4. Flexibilidade :Após a impressão com o filamento, sua elasticidade característica não é perdida. A peça final resultante será sempre flexível e eletricamente condutora, mantendo intactas as suas outras propriedades.
5. Dureza Shore :Possui dureza Shore 92A, tornando-o compatível para uso em quase todas as impressoras (bowden incluído).
6. Resistência :Filaflex Conductive tem uma resistividade elétrica de aproximadamente 3,9 Ω-cm, mas para garantir o cumprimento de suas funções, o usuário deve levar em consideração que a resistência muda dependendo da impressão. Além disso, devemos considerar também a resistência elétrica do circuito e não esquecer que o filamento é projetado para aplicações de baixa corrente.
7. Adesão entre camadas :Devido à sua elevada carga de carbono, o calor será dissipado muito rapidamente e a aderência da peça será afetada em função da sua geometria. Ajustando alguns parâmetros de impressão (velocidade 20-25 mm/s, temperatura 240-255 ºC, não use ventilador de camada) o usuário poderá resolver essa dissipação rápida.

Vídeo 2:Flexibilidade e condutividade com Filaflex Conductive. Fonte:Recreus.

Em conclusão, os filamentos condutores são materiais especificamente projetados para permitir a impressão 3D de componentes eletricamente condutores usando praticamente qualquer impressora 3D FDM/FFF disponível no mercado, expandindo as capacidades de manufatura aditiva ou impressão 3D e permitindo encurtar o caminho do desenvolvimento para a aplicação comercial .