Bornitrid Wärmeleitpaste

Einer der wichtigsten Faktoren für die korrekte Funktion des Hotends ist, dass seine thermische Leistung optimal ist.

Eine geringe Wärmeleitfähigkeit zwischen der Wärmeunterbrechung und dem Kühlkörper kann zu einer geringeren Wärmeübertragung zwischen den beiden Komponenten führen als zwischen dem Heizblock und der Wärmeunterbrechung. Dies führt zu einer Überhitzung der kalten Zone, was zu Verstopfungen und inkonsistenter Extrusion sowie dem gefürchteten "Heat Creep"-Effekt führt, bei dem das Filament innerhalb der Wärmeunterbrechung schmilzt und eine Verstopfung verursacht, die schwer zu beheben ist. Dieses Phänomen tritt besonders häufig auf, wenn PLA mit einem Ganzmetall-Heißende mit unzureichender thermischer Leistung kombiniert wird.

Aus diesem Grund ist es wichtig, Wärmeleitpaste zwischen der Wärmeunterbrechung und dem Kühlkörper aufzutragen, um die Wärmeübertragung zu fördern und den kalten Bereich des Hotends richtig zu kühlen.

Bild 1: Zonen eines Hotends. Quelle: e3d-online.com

Obwohl es üblich ist, Wärmeleitpaste für Computer zu verwenden, hat sie einige Nachteile. Zum einen ist es für die Arbeitstemperaturen von CPUs oder GPUs optimiert, die in der Regel zwischen 60 ºC und 90 ºC liegen, also niedriger als die, die in einem Hotend erreicht werden können, insbesondere bei der Verwendung von Hochtemperaturmaterialien.

Andererseits trocknet die Wärmeleitpaste durch die hohen Temperaturen, die im Hotend erreicht werden, recht schnell aus, was oft dazu führt, dass die Wärmeleitpaste am Kühlkörper kleben bleibt und sich nur schwer für eine neue Anwendung trennen lässt. Darüber hinaus haben die leistungsfähigsten Computer-Wärmeleitpasten in der Regel eine Wärmeleitfähigkeit von unter 10 W/mK.

Slice Engineering, ein Hersteller, der für seine hochleistungsfähigen Mosquito und Copperhead Hotends bekannt ist, hat ein innovatives Produkt entwickelt, das zu seinen Hotends passt.

Es ist eine Wärmeleitpaste auf der Basis von Bornitrid, einer kristallinen, feuerfesten Verbindung mit niedrigem Packungsfaktor, die eine hohe Wärmeleitfähigkeit bietet.

Wärmeleitpaste auf Bornitridbasis hat erhebliche Vorteile gegenüber herkömmlichen Wärmeleitpasten. Erstens muss sie, obwohl sie eine ähnliche Konsistenz wie andere Wärmeleitpasten hat, nach dem Auftragen trocknen und eine feste Schnittstelle zwischen den Komponenten bilden. Dadurch entsteht ein größerer Kontakt zwischen den Partikeln, wodurch eine Wärmeleitfähigkeit von 31,4 W/mK erreicht wird, viermal höher als bei herkömmlichen Wärmeleitpasten.

Ein weiterer wichtiger Unterschied ist die hervorragende Beständigkeit gegen hohe Temperaturen. Während herkömmliche Wärmeleitpasten nicht für den Einsatz über 150 ºC - 180 ºC empfohlen werden, kann die Bornitrid-Wärmeleitpaste von Slice Engineering Arbeitstemperaturen von bis zu 1000 ºC standhalten.

Außerdem hat Bornitrid eine hohe Schmierfähigkeit, die das Trennen der Bauteile zur Reinigung erleichtert.

Bild 2: Anwendungsbereich der Wärmeleitpaste auf einer Wärmeunterbrechung. Quelle: e3d-online.com

All diese Eigenschaften sorgen dafür, dass diese Wärmeleitpaste neben der Verbesserung der Wärmeübertragung zwischen der Wärmebremse und dem Kühlkörper noch weitere Anwendungen hat, die dazu beitragen, die beste Leistung des Hotends zu erzielen.

Zum einen kann es aufgrund seiner hohen Schmierfähigkeit und thermischen Beständigkeit von bis zu 1000 ºC als Schmiermittel zwischen Düse und Heizblock eingesetzt werden, was den Wechsel erleichtert und die Wärmeübertragung zwischen den beiden Komponenten verbessert.

Andererseits kann es, da es nicht elektrisch leitend ist, auch zwischen Thermistor und Heizblock sowie zwischen Heizpatrone und Block angebracht werden, was die Wärmeübertragung begünstigt und eine präzisere Erwärmung und größere thermische Stabilität ermöglicht.

Bornitrid-Wärmeleitpaste ist zweifellos eine der effizientesten und vielseitigsten Wärmeleitpasten auf dem Markt und die empfohlene Wahl für Hochleistungs-Hotends.