Pâte thermique de nitrure de bore

L'un des facteurs les plus importants pour le bon fonctionnement du hotend est que sa performance thermique soit optimale.

Une faible conductivité thermique entre le dissipateur de chaleur et le heat break peut entraîner un transfert de chaleur entre les deux composants plus faible qu'entre le heat break et le dissipateur de chaleur. Cela provoque une surchauffe de la zone froide qui entraîne un colmatage et une extrusion incohérente ainsi que le redouté effet "heat creep" où le filament fond à l'intérieur du heat break, provoquant un colmatage difficile à résoudre. Ce phénomène est particulièrement fréquent lorsque le PLA est combiné avec un hot end all-metal dont les performances thermiques sont insuffisantes.

C'est pourquoi il est essentiel d'appliquer une pâte thermique entre le heat break et le dissipateur, pour favoriser la transmission de la chaleur et maintenir la zone froide du hotend correctement refroidie.

Image 1 : Zones d'un hotend. Source : e3d-online.com

Bien qu'il soit courant d'utiliser de la pâte thermique pour ordinateur, cela présente certains inconvénients. D'une part, elle est optimisée pour les températures de fonctionnement des CPU ou GPU, qui se situent généralement entre 60 et 90ºC, inférieures à celles qui peuvent être atteintes dans un hotend, surtout lorsque l'on utilise des matériaux à haute température.

D'autre part, les températures élevées atteintes dans la partie chaude font que la pâte thermique sèche assez rapidement, ce qui fait généralement que la rupture thermique colle au dissipateur, ce qui rend difficile sa séparation pour une nouvelle application. En outre, les pâtes thermiques pour ordinateurs les plus performantes ont généralement une conductivité thermique inférieure à 10 W/mK.

Slice Engineering, un fabricant connu pour ses hotends haute performance Mosquito et Copperhead, a mis au point un produit innovant qui correspond à ses hotends.

Il s'agit d'une pâte thermique à base de nitrure de bore, un composé réfractaire cristallin à faible facteur de remplissage qui lui confère une conductivité thermique élevée.

La pâte thermique à base de nitrure de bore présente des avantages importants par rapport aux pâtes thermiques traditionnelles. Tout d'abord, bien qu'elle ait une consistance similaire à celle d'autres pâtes thermiques, une fois appliquée, elle doit être laissée à sécher, formant une interface solide entre les composants. Il en résulte un plus grand contact entre les particules, ce qui permet d'obtenir une conductivité thermique de 31,4 W/mK, quatre fois plus élevée que celle des pâtes thermiques traditionnelles.

Une autre différence importante est son excellente résistance aux températures élevées. Alors qu'il n'est pas recommandé d'utiliser les pâtes thermiques traditionnelles à des températures supérieures à 150 ºC - 180 ºC, la pâte thermique de nitrure de bore de Slice Engineering est capable de supporter des températures de travail allant jusqu'à 1000 ºC.

De plus, le nitrure de bore a un pouvoir lubrifiant élevé, ce qui facilite la séparation des composants pour le nettoyage.

Image 2 : Zone d'application de la pâte thermique dans un heat break. Source : e3d-online.com

Toutes ces propriétés font que cette pâte thermique a, en plus d'améliorer le transfert de chaleur entre le dissipateur et le heat break, d'autres applications qui permettent d'obtenir les meilleures performances du hotend.

D'une part, son pouvoir lubrifiant élevé et sa résistance thermique jusqu'à 1000 ºC, permettent de l'utiliser comme lubrifiant entre la buse et le bloc thermique, facilitant les changements et améliorant le transfert de chaleur entre les deux composants.

D'autre part, comme il n'est pas conducteur d'électricité, il peut également être appliqué entre la thermistance et le bloc chauffant et entre la cartouche chauffante et le bloc, ce qui favorise le transfert de chaleur et permet un chauffage plus précis et une plus grande stabilité thermique.

La pâte thermique au nitrure de bore est sans aucun doute l'une des pâtes thermiques les plus efficaces et les plus polyvalentes disponibles aujourd'hui et le choix recommandé pour les hotends de haute performance.