Avez-vous déjà voulu créer quelque chose avec votre imprimante 3D incluant des composants électroniques ? Peut-être des capteurs, des pistes conductrices ou un blindage contre le bruit des radiofréquences ?
Les filaments conducteurs FFF/FDM pour l'impression 3D ont été conçus pour les utilisateurs souhaitant combiner l'impression 3D et l'électronique. Des ensembles conducteurs qui intègrent des interrupteurs, des potentiomètres, des LED, des capteurs tactiles capacitifs... Tout cela et bien plus encore est possible grâce à eux.
Spécifiquement développés pour permettre l'impression 3D de composants électroniquement conducteurs, les filaments conducteurs sont des matériaux très faciles à imprimer et compatibles avec presque toutes les imprimantes 3D FDM/FFF du marché.
Applications
Ses applications sont nombreuses et variées, mais les suivantes se distinguent particulièrement :
Capteurs
Le filament conducteur peut être utilisé pour créer des capteurs capacitifs (tactiles) utilisés dans une large gamme de produits électroniques utilisés dans la vie quotidienne ; C'est un excellent matériau pour la conception de dispositifs d'interface humaine (stylets pour téléphones mobiles et tablettes).
Vidéo 1 : Crayon pointeur. Source : Proto-Pasta.
Les capteurs de détection capacitifs peuvent également être utilisés pour mesurer la proximité, la position, l'humidité, les niveaux de liquide et l'accélération.
Pistes conductrices
Une autre application du filament conducteur est dans la création de circuits conducteurs d'électricité pour des utilisations en électronique qui, dans le cas de filaments conducteurs flexibles, seront également applicables à l'électronique flexible.
Image 1 : Circuit de conduite. Source : Recreus.
Traditionnellement, afin d'ajouter des circuits conducteurs à leurs créations, les passionnés d'impression 3D devaient concevoir des pièces avec les rainures nécessaires pour ajouter du fil de cuivre après l'impression. Avec le filament conducteur, le câblage peut être imprimé simultanément avec le processus de construction de la pièce.
Blindage contre le bruit des radiofréquences et les interférences électromagnétiques
La conductivité élevée offerte par le filament conducteur n'est pas seulement excellente pour les circuits imprimés 3D et les capteurs, elle est également utile pour une utilisation contre les EMI (interférences électromagnétiques) et dans les applications de blindage RF (radiofréquence) très importantes dans une large gamme de applications gamme d'industries. Le blindage EMI/RF est utilisé pour bloquer le champ électromagnétique et le rayonnement électromagnétique de radiofréquence dans un espace ; Il est important d'utiliser un blindage EMI et RF dans les hôpitaux, les laboratoires ou l'industrie aérospatiale pour se protéger contre les signaux concurrents, car ceux-ci peuvent conduire les équipements propriétaires à donner de fausses mesures. Le blindage EMI/RF accomplit cela en bloquant les signaux AM, FM, TV, services d'urgence et téléphoniques. Le filament conducteur est idéal pour concevoir des blindages RF/EMI utilisés dans des articles hautement personnalisés.
Conseils d'utilisation
Conçu pour être utilisé avec des impressions destinées à fonctionnement à température ambiante et pour une utilisation sur des projets à basse tension et à faible courant uniquement (ne pas dépasser 12 volts), les filaments conducteurs doivent être à éviter pour une alimentation supérieure à 100mA.
Imprimer avec des filaments conducteurs (PLA) est presque aussi simple qu'imprimer avec du PLA standard. Il n'est pas nécessaire d'avoir une imprimante 3D avec un lit chauffant, bien que si vous en avez une, il est recommandé d'utiliser le lit chauffant à 50-60º C car une plus grande adhérence est obtenue.
La contamination possible du filament conducteur par la saleté des mains ou la poussière de l'environnement doit être évitée autant que possible, il est donc recommandé de le stocker dans un endroit sec et à l'écart de ceux-ci et /ou d'autres particules. Il est également recommandé de se laver les mains avant et après utilisation et de le traiter avec des gants. L'utilisateur doit éviter une exposition prolongée à l'humidité.
Une buse est recommandée pour imprimer un filament conducteur d'au moins 0,4 / 0,5 mm. La buse de l'imprimante 3D doit toujours être lavée avant et après l'utilisation du filament pour éviter les complications d'impression. Le filament conducteur a tendance à coller aux buses en laiton donc il est recommandé de nettoyer la surface externe de la buse avant l'impression avec de l'huile (technique ou domestique) ou du lubrifiant pour réduire l'accumulation de matériau sur le à l'extérieur de la buse pendant l'impression. Vous pouvez également utiliser peinture anti-plastique.
Image 2 : Peinture plastique répulsive. Source : Sliceengineering.
Les propriétés intrinsèques du filament conducteur sont telles qu'il ne doit pas rester inactif dans l'extrudeur de l'imprimante 3D (lorsqu'il n'imprime pas) car il peut se dilater et provoquer le colmatage de la buse (colmatage ). Par conséquent, après l'impression, le filament doit être retiré dès que possible de l'extrudeuse et utiliser filament de nettoyage.
Image 3 : Nettoyage du filament. Source : Smart Materials.
Il est également très important d'imprimer à la température recommandée, car si vous imprimez à une température plus basse, la viscosité de la masse fondue ne sera pas optimale, elle se dilatera donc et obstruera la buse ; et en cas d'impression à une température plus élevée, cela entraînera une dégradation partielle ainsi qu'une agrégation substantielle de nanomatériaux produisant également un colmatage des buses.
En cas d'obstruction totale de la buse, essayez de la déboucher en chauffant la buse à 200°C et essayez de retirer l'obstruction avec un fil de cuivre, ou essayez de faire fondre de l'ABS ou du PLA (filaments rigides) pour faire glisser la matière emprisonné ou le faire tremper dans de l'acétone, etc. Si vous ne parvenez pas à résoudre le problème, il sera nécessaire de changer la buse pour une nouvelle. Pour éviter cela, tous les conseils cités ci-dessus doivent être pris en compte.
D'autre part, il est également très important que la base de l'imprimante 3D soit parfaitement de niveau, sinon une quantité importante de matériau s'accumulera sur la surface externe de la buse, qui une fois solidifiée obstruera l'écoulement de la fonte. Par conséquent, la surface extérieure de l'embout buccal refroidi doit être nettoyée avec de l'alcool si cela se produit.
Filaments conducteurs sur le marché
PLA conducteur (Proto-Pasta): Avec une température de ramollissement similaire au PLA, le filament conducteur de Proto-Pasta est plus flexible, mais a moins d'adhérence entre les couches. Réalisable pour contrôler n'importe quel élément via une résistance de 1Kohm, il est idéal dans les circuits basse tension, les claviers numériques nécessitant une faible conductivité, les arduino, les capteurs tactiles, la robotique et l'électronique.
Filament de graphène Koltron G1 (Addnorth): Dopé à l'Aros Graphene, un graphène développé et breveté par la société Graphmatech et doté d'une matrice à base de fluorure de polyvinyldiène (PVDF), un plastique avancé qui possède d'excellentes propriétés mécaniques, chimiques et thermiques, le filament Koltron G1 a une résistivité volumique de seulement 2 Ω-cm.
Filaflex Conducteur (Recreus): Ensuite, nous allons examiner de plus près ce filament.
Filaflex Conducteur (Recreus)
Le Filaflex conducteur est un filament élastique TPU flexible. Avec une dureté 92A, il atteint 100% d'allongement à la rupture. Après étirement, il reprend sa forme d'origine, sans se déformer ni se casser, présentant d'excellentes propriétés mécaniques. Le filament conducteur Filaflex offre une résistivité volumétrique d'environ 3,9 Ω-cm, bien supérieure à celle des autres filaments conducteurs.
De la part du fabricant lui-même, on nous propose une série de conseils capables de résoudre toutes les questions pouvant survenir lors de l'impression avec ce filament :
- Buse durcie : Il n'est pas nécessaire de l'utiliser avec le filament conducteur Filaflex. Cependant, en cas d'utilisation intense, il serait recommandé d'éviter une usure trop rapide de celui-ci.
- Sécurité : L'impression avec le filament Conductive Filaflex est totalement sûre et n'endommagera pas l'imprimante, mais pour la maintenir dans des conditions optimales, il est conseillé de bien nettoyer la buse lorsque vous avez terminé l'impression avec le filament . Ainsi, tout type de repos qui aurait pu rester dans le hotend sera éliminé. L'utilisation de X après l'impression est une étape supplémentaire qui facilitera également le nettoyage.
- Matériau conducteur : Pour que le filament soit conducteur, Recreus informe qu'ils utilisent une formulation spéciale qui contient du noir de carbone et c'est cet élément qui donne la conductivité au filament Filaflex Conductive.
- Flexibilité : après l'impression avec le filament, son élasticité caractéristique n'est pas perdue. La pièce finale résultante sera toujours flexible et électriquement conductrice, gardant ses autres propriétés intactes.
- Dureté Shore : Il a une dureté Shore A de 92, ce qui le rend compatible pour une utilisation dans presque toutes les imprimantes (y compris Bowden).
- Résistance : Filaflex Conductive a une résistivité électrique d'environ 3,9 Ω-cm, mais pour garantir le respect de ses fonctions, l'utilisateur doit tenir compte du fait que la résistance change en fonction de l'impression. De plus, il faut aussi tenir compte de la résistance électrique du circuit et ne pas oublier que le filament est conçu pour des applications à faible courant.
- Adhésion entre les couches : Du fait de sa forte charge en carbone, la chaleur sera dissipée très rapidement et l'adhérence de la pièce sera affectée en fonction de sa géométrie. En ajustant certains paramètres d'impression (vitesse 20-25 mm/s, température 240-255 ºC, ne pas utiliser de ventilateur de couche), l'utilisateur pourra résoudre une telle dissipation rapide.
Vidéo 2 : Flexibilité et conductivité avec Filaflex Conductive. Source : Recreus.
En conclusion, les filaments conducteurs sont des matériaux spécialement conçus pour permettre l'impression 3D de composants électroniques conducteurs en utilisant presque toutes les imprimantes 3D FDM/FFF disponibles sur le marché, étendant les capacités de la fabrication additive ou l'impression 3D et permettant de raccourcir le chemin du développement à l'application commerciale.
