Pasta térmica de nitruro de boro

Uno de los factores más importantes para el correcto funcionamiento del hotend es que su rendimiento térmico sea óptimo.

Una baja conductividad térmica entre el heat break y el disipador puede provocar que la transferencia de calor entre ambos componentes sea menor que entre el bloque calefactor y el heat break. Esto produce un sobrecalentamiento de la zona fría que resulta en atascos y extrusión inconsistente así como en el temido efecto conocido como “heat creep”, en el que el filamento se funde en el interior del heat break provocando un atasco de difícil solución. Este fenómeno es especialmente habitual cuando se combina PLA con un hot end all-metal que presenta un rendimiento térmico inadecuado.

Es por esto que es imprescindible aplicar pasta térmica entre el heat break y el disipador, para favorecer la transmisión de calor y mantener correctamente refrigerada la zona fría del hotend.

Imagen 1: Zonas de un hotend. Fuente: e3d-online.com

Aunque es habitual emplear pasta térmica de ordenador, esta presenta algunos inconvenientes. Por un lado, está optimizada para las temperaturas de trabajo de las CPUs o GPUs, que suele estar entre los 60 ºC y los 90 ºC, inferiores a las que se pueden alcanzar en un hotend, especialmente cuando se usan materiales de alta temperatura.

Por otro lado, las elevadas temperaturas alcanzadas en el hotend provocan que la pasta térmica se seque con bastante rapidez, lo que suele provocar que el heat break se agarre al disipador, dificultando su separación para una nueva aplicación. Además, las pastas térmicas para ordenador de mayor rendimiento suelen tener una conductividad térmica por debajo de 10 W/mK.

Slice Engineering, un fabricante reconocido por sus hotends de alto rendimiento Mosquito y Copperhead, ha desarrollado un innovador producto a la altura de sus hotends.

Se trata de una pasta térmica basada en nitruro de boro, un compuesto refractario cristalino con un bajo factor de empaquetamiento que le proporciona una alta conductividad térmica.

La pasta térmica basada en nitruro de boro posee importantes ventajas frente a las pastas térmicas tradicionales. En primer lugar, a pesar de tener una consistencia similar a otras pastas térmicas, una vez aplicada debe dejarse secar, formando una interfaz sólida entre los componentes. Esto provoca que haya mayor contacto entre partículas, consiguiendo de esta forma una conductividad térmica de 31,4 W/mK, cuatro veces superior a la de las pastas térmicas tradicionales.

Otra diferencia importante es su excelente resistencia ante temperaturas elevadas. Mientras que en las pastas térmicas tradicionales no es recomendable su uso por encima de los 150 ºC – 180 ºC, la pasta térmica de nitruro de boro de Slice Engineering es capaz de soportar temperaturas de trabajo de hasta 1000 ºC.

Además, el nitruro de boro posee una alta lubricidad, lo que facilita la separación de los componentes para su limpieza.

Imagen 2: Zona de aplicación de pasta térmica en un heat break. Fuente: e3d-online.com

Todas estas propiedades hacen que esta pasta térmica tenga, además de mejorar la transferencia de calor entre el heat break y el disipador, otras aplicaciones que ayudan a obtener el mejor rendimiento del hotend.

Por un lado, su alta lubricidad y resistencia térmica de hasta 1000 ºC, hace que se pueda usar como lubricante entre el nozzle y el bloque calefactor, facilitando los cambios y mejorando la transferencia de calor entre ambos componentes.

Por otro lado, al no ser conductor eléctrico también se puede aplicar entre el termistor y el bloque calefactor y entre el cartucho calefactor y el bloque, favoreciendo de esta forma la transferencia de calor y proporcionando un calentamiento más preciso y una mayor estabilidad térmica.

La pasta térmica de nitruro de boro es, sin duda, una de las pastas térmicas más eficientes y polivalentes de la actualidad y la opción recomendada para hotends de alto rendimiento.