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Zetamix Epsilon (Ɛ)

Referencia: ZETAMIX-22-EPSILON-175-500

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Nanoe es una empresa francesa especializada en el desarrollo y la producción de materiales innovadores de alto rendimiento. Son más conocidos por su línea Zetamix de filamentos accesibles de cerámica y metal lanzada en 2018. Uno de los materiales ofrecidos dentro de la línea Zetamix es el filamento Zetamix Epsilon, un material dieléctrico para aplicaciones de radiofrecuencia (RF), principalmente en los rangos de 300 MHz a 30 GHz (televisión VHF/UHF, radio FM, teléfonos móviles, GPS, Wi-Fi, 4G y comunicaciones por satélite).

Vídeo 1: Webinar de presentación del filamento Zetamix Epsilon. Fuente: Nanoe.

Los materiales dieléctricos son aislantes eléctricos, lo que significa que no pueden conducir la corriente eléctrica y son más bien disipativos (tangente de pérdida). El principal objetivo de los materiales dieléctricos es ralentizar o desviar las ondas electromagnéticas de su curso inicial y cuanto mayor sea la permitividad, más se desviará el curso de la onda. El filamento Epsilon se presenta en cuatro variantes de permitividad dieléctrica: 2.2, 4.5, 7.5 y 10, y está compuesto por un aglutinante a base de poliolefina y polvo fino de óxido de titanio (TiO₂), cuya proporción depende de la variante del filamento. Además, la permitividad de la pieza impresa en 3D puede ajustarse mediante variaciones de relleno y de las proporciones extrusión.

Las distintas superficies de RF impresas en 3D con el filamento Epsilon

Imagen 1: Las distintas superficies de RF impresas en 3D con el filamento Epsilon. Fuente: Nanoe.

Además de sus propiedades dieléctricas, el filamento Zetamix Epsilon se caracteriza por sus bajas pérdidas dieléctricas, su alta resistencia al calor (soporta hasta 115 ºC HDT) y su facilidad de uso. Esto se debe principalmente al hecho de que, a diferencia de otros filamentos de Zetamix, el filamento Epsilon no requiere ningún procesamiento posterior. Esto significa que las piezas impresas en 3D con él pueden utilizarse inmediatamente después de ser impresas, sin necesidad de debinding o sinterizado, y que pueden imprimirse estructuras más grandes y complejas, algo que otros materiales cerámicos que requieren D&S no permiten debido a las restricciones de tamaño impuestas por el equipo de postprocesado. Esto hace que el filamento Epsilon sea extremadamente accesible para todo tipo de usuarios, especialmente los interesados en la impresión 3D de objetos de gran tamaño o los usuarios que no disponen de equipos de debinding y sinterización.

Antena orientable de bajo perfil con metasuperficies dieléctricas impresa en 3D con el filamento Epsilon

Imagen 2: Antena orientable de bajo perfil con metasuperficies dieléctricas impresa en 3D con el filamento Epsilon. Fuente: Nanoe.

El filamento Epsilon de Zetamix es una solución de impresión 3D de un solo paso que ofrece lo que la fabricación tradicional (mecanizado CNC) no puede ofrecer para aplicaciones de radiofrecuencia. Es decir, se pueden producir muchas soluciones eficaces para responder a la creciente demanda de compacidad y eficiencia en los equipos de telecomunicaciones.

Una lente de radiofrecuencia impresa en 3D es mucho más compacta que su homóloga mecanizada por CNC

Imagen 3: Una lente de radiofrecuencia impresa en 3D es mucho más compacta que su homóloga mecanizada por CNC. Fuente: Nanoe.

Además, el filamento Zetamix Epsilon permite la fabricación de formas mucho más complejas o la producción de pequeños volúmenes, reduciendo así los costes que conlleva la fabricación tradicional. Los filamentos Zetamix Epsilon permiten fabricar una gran variedad de componentes, como deflectores, lentes de RF, lentes reflectoras de RF, antenas resonadoras dieléctricas o antenas helicoidales dieléctricas con polarización circular.

Información general
Material	PP
Formato	0.5 kg
Densidad	(Ɛ 2.2) 1 g/cm³ / (Ɛ 4.5) 1.6 g/cm³ / (Ɛ 7.5) 2.1 g/cm³ / (Ɛ 10) 2.32 g/cm³
Diámetro de filamento	1.75 mm
Tolerancia de filamento	- mm
Longitud filamento	(Ɛ 2.2) 207.9 m / (Ɛ 4.5) 129.9 m / (Ɛ 7.5) 99 m / (Ɛ 10) 89.6 m
Cantidad de carga (volumen)	(Ɛ 2.2) 0 % / (Ɛ 4.5) 30 % / (Ɛ 7.5) 40 % / (Ɛ 10) 48 %
Cantidad de carga (masa)	(Ɛ 2.2) 0 % / (Ɛ 4.5) 65 % / (Ɛ 7.5) 74 % / (Ɛ 10) 80 %

Propiedades mecánicas
Resistencia al impacto Charpy	11.86 KJ/m²
Alargamiento a la rotura	3.1 %
Resistencia a la tracción	23 MPa
Módulo de tracción	- MPa
Resistencia a la flexión	25 MPa
Módulo de flexión	- MPa
Dureza superficial	Shore 56 D

Propiedades eléctricas
Constante dieléctrica	(@ 9.4 GHz) (Ɛ 2.2) 2.2 (± 0.2) / (Ɛ 4.5) 4 (± 0.5) / (Ɛ 7.5) 7.5 (± 0.5) / (Ɛ 10) 10 (± 0.5)
Tangente de pérdida	1.10⁻³ (± 5.10⁻⁴)

Propiedades de impresión
Temperatura de impresión	270 - 300 ºC
Temperatura de base/cama	110 ºC
Temperatura de cámara	✗
Ventilador de capa	100 %
Velocidad de impresión recomendada	2.5 mm/s

Propiedades térmicas
Temperatura de reblandecimiento	110 ºC

Otras
HS Code	3916.9
Diámetro bobina (exterior)	- mm
Diámetro bobina (interior)	- mm
Ancho bobina	- mm

Todo el filamento de impresión 3D debe almacenarse adecuadamente en un lugar oscuro y seco para protegerlo de la humedad. Se recomienda almacenar el filamento Zetamix Epsilon en una bolsa sellada con desecante, en un recipiente con sellado al vacío o en un contenedor de filamento inteligente antes y después de la impresión. Si el filamento absorbe un exceso de humedad, debe secarse en la secadora de filamentos PrintDry, la secadora de filamentos Mass Portal o la estación de secado de filamentos Flashforge con desecante renovable incorporado.

El filamento Zetamix Epsilon requiere altas temperaturas de impresión (extrusión 270-300 ºC, placa de impresión >100 ºC) y una boquilla resistente a la abrasión debido al polvo que incorpora el filamento. Las boquillas recomendadas son boquillas endurecidas como la boquilla Olsson Ruby o una boquilla de punta cerámica como la boquilla de carburo de tungsteno de Dyze Design. Lo mejor es imprimir en 3D el filamento Zetamix Epsilon en una placa de construcción de vidrio, con la velocidad del ventilador ajustada al 100 % y la velocidad de impresión de 25-30 mm/s para obtener los mejores resultados. La adhesión se puede mejorar con adhesivos para materiales de alta temperatura, por ejemplo Magigoo HT o el adhesivo Nano Polymer Adhesive.

La relación entre la porosidad de la pieza y su permisividad para Epsilon 7.5

Imagen 1: La relación entre la porosidad de la pieza y su permisividad para Epsilon 7.5. Fuente: Zetamix.

En cuanto a los parámetros de impresión, la permitividad de las piezas impresas en 3D con el filamento Zetamix Epsilon dependerá y podrá modificarse variando la densidad de relleno y las relaciones de extrusión (para la porosidad). El patrón de relleno puede ser cualquier tipo de patrón 2D (triángulos, rejilla, nido de abeja, rectilíneo) y la densidad de relleno puede ajustarse entre el 100% y el 5%. En la sección Descargas encontrará más recomendaciones sobre los parámetros de impresión.

Una de las ventajas que ofrece el filamento Zetamix Epsilon es que permite crear piezas complejas para aplicaciones de radiofrecuencia, algo difícil de conseguir con métodos de fabricación tradicionales como el mecanizado CNC. Las estructuras de soporte del filamento Zetamix Epsilon pueden imprimirse utilizando el mismo material o un material soluble mediante un sistema de extrusión doble. Para garantizar una gran calidad de superficie, deben imprimirse al menos 3 capas superiores densas entre la estructura de soporte y la pieza. La colocación de la bobina y el sistema de extrusión también afectarán a la calidad de la impresión, por lo que se recomienda imprimir en 3D el filamento Zetamix Epsilon en impresoras 3D de accionamiento directo y colocar el soporte del carrete en la parte superior del extrusor.