Flexibles, leitfähiges Filament Fili

Kunststoff ist ein Material, das von Natur aus eher starr ist und isolierende Eigenschaften hat, was bedeutet, dass es Strom nicht oder nur schlecht leitet. Während diese Eigenschaften unter bestimmten Umständen praktisch und erwünscht sind, wird manchmal ein flexibler Faden benötigt, der Strom leiten kann.

Vor einigen Jahren hat das erste flexible leitfähige Material von Graphene 3D Labs den 3D-Druckmarkt revolutioniert, und seither ist der Katalog der Filamente mit diesen Eigenschaften schnell gewachsen. In diesem Jahr wurde das Portfolio der flexiblen und leitfähigen 3D-Druckmaterialien um ein neues Material erweitert - Fili. Das Fili-Filament ist ein Material, das vom AIMPLAS Technological Institute of Plastics, einem Unternehmen mit mehr als 30 Jahren Erfahrung in der Kunststoffindustrie, in Zusammenarbeit mit Filament2Print entwickelt wurde.

Bild 1: Ein Lampenfuß und eine leitfähige Pinzette, die mit dem Fili-Filament 3D-gedruckt wurden. Quelle: Filament2Print.

Das Fili-Filament ist ein flexibles Material auf TPU-Basis mit einem Volumenwiderstand von 27.44 Ohm/cm. Das Filament selbst ist flexibel und bricht nicht, wenn man es anfasst. Beim Extrudieren zeigt es keine Anzeichen eines Rückzugs und behält einen homogenen Durchmesser bei.

Bild 2: Das leitfähige flexible Filament AIMPLAS Fili. Quelle: Filament2Print.

Wie die bei Filament2Print durchgeführten Tests gezeigt haben, weisen die mit dem Fili-Filament hergestellten Teile eine hervorragende Oberflächenbeschaffenheit auf und zeigen sogar ein kratzfestes Verhalten ähnlich wie Graphit.

Bild 3: Test des elektrischen Widerstands an einem mit Fili-Filament gedruckten 3D-Teil. Quelle: Filament2Print.

Mechanische Tests haben gezeigt, dass mit dem leitfähigen Fili-Filament 3D-gedruckte Teile flexibel und leicht dehnbar sind. Die Leitfähigkeit des Fili-Filaments ist etwas geringer als bei leitfähigen Materialien auf Graphenbasis, aber höher als bei leitfähigen Filamenten auf Kohlenstoffbasis (Ruß, Kohlenstofffasern usw.).

Video 1: Flexible leitfähige Pinzette, 3D-gedruckt mit dem Fili-Filament. Quelle: Filament2Print.

Die Basis des leitfähigen Filaments von Fili ist TPU (thermoplastisches Polyurethan) - ein flexibles lineares thermoplastisches Elastomer, das allgemein für seine Flexibilität (auch bei niedrigen Temperaturen), seine Chemikalien- und Abriebfestigkeit, seine Beständigkeit gegen UV-Strahlen und seine Vielseitigkeit in Bezug auf die Härte bekannt ist, die sich durch die Anpassung des Verhältnisses zwischen den weichen und harten Segmenten in der TPU-Struktur leicht verändern lässt. Dank dieser Eigenschaften ist TPU ein Material, das in vielen Bereichen eingesetzt wird, z. B. in der Automobilindustrie, der Medizin, der Elektronik und sogar in der Textilindustrie.

Video 2: Eine Lampe, deren Sockel mit dem Fili-Filament 3D-gedruckt wurde. Quelle: Filament2Print.

Da Kunststoff von Natur aus ein isolierendes Material ist, muss die Leitfähigkeit durch Hinzufügen eines leitfähigen Zusatzstoffs zum Basispolymer, im Fall des Fili-Filaments TPU, hergestellt werden. Die daraus resultierende Verbindung hat dann leitende Eigenschaften. In Kombination mit der Flexibilität von TPU entsteht so ein Material, das zur Herstellung von Halbleiterteilen, kapazitiven Sensoren oder sogar als Metallersatz verwendet werden kann, was in Bereichen wie der Automobil- oder Luftfahrtindustrie einen erheblichen Gewichtsvorteil bietet.

Die Kombination aus Flexibilität und Leitfähigkeit macht es möglich, das AIMPLAS Fili Filament in Anwendungen einzusetzen, bei denen das 3D-gedruckte Teil mechanischen Belastungen standhalten oder seine Form anpassen muss, ohne seine elektrischen Eigenschaften zu verlieren. Dies eröffnet eine Welt der Möglichkeiten für kostengünstige, leichte und vielseitige experimentelle Elektronikanwendungen wie tragbare Sensoren, flexible Superkondensatoren oder sogar flexible elektronische Haut für medizinische Anwendungen.