Pasta termica di nitruro di boro

Uno dei fattori più importanti per il corretto funzionamento dell'hotend è che il suo rendimento termico sia ottimale.

Una bassa conduttività termica tra il heat break e il dissipatore può provocare una minore trasmissione di calore tra questi due componenti rispetto a quella tra il blocco riscaldante e il heat break. Questo produce un surriscaldamento della zona fredda che risulta in intasamenti ed estrusione inconsistente, così come nel temuto effetto noto come "heat creep", in cui il filamento si fonde all'interno del heat break causando un intasamento di difficile soluzione. Questo fenomeno è particolarmente comune quando si combina PLA con un hot end all-metal che presenta un rendimento termico inadeguato.

Per questo è imprescindibile applicare pasta termica tra il heat break e il dissipatore, per favorire la trasmissione di calore e mantenere correttamente raffreddata la zona fredda dell'hotend.

Immagine 1: Zone di un hotend. Fonte: e3d-online.com

Sebbene sia comune utilizzare pasta termica per computer, questa presenta alcuni inconvenienti. Da un lato, è ottimizzata per le temperature di lavoro delle CPU o GPU, che di solito sono tra i 60 ºC e i 90 ºC, inferiori a quelle che si possono raggiungere in un hotend, specialmente quando si usano materiali ad alta temperatura.

D'altra parte, le alte temperature raggiunte nell'hotend fanno sì che la pasta termica si secchi piuttosto rapidamente, il che di solito provoca che il heat break si attacchi al dissipatore, rendendo difficile la sua separazione per una nuova applicazione. Inoltre, le paste termiche per computer di maggior rendimento tendono ad avere una conduttività termica inferiore a 10 W/mK.

Slice Engineering, un produttore riconosciuto per i suoi hotend ad alte prestazioni Mosquito e Copperhead, ha sviluppato un prodotto innovativo all'altezza dei suoi hotend.

Si tratta di una pasta termica a base di nitruro di boro, un composto refrattario cristallino con un basso fattore di impacchettamento che le conferisce una elevata conduttività termica.

La pasta termica a base di nitruro di boro presenta importanti vantaggi rispetto alle paste termiche tradizionali. In primo luogo, pur avendo una consistenza simile ad altre paste termiche, una volta applicata deve essere lasciata asciugare, formando un'interfaccia solida tra i componenti. Questo provoca maggiore contatto tra le particelle, ottenendo in questo modo una conduttività termica di 31,4 W/mK, quattro volte superiore a quella delle paste termiche tradizionali.

Un'altra importante differenza è la sua eccellente resistenza alle alte temperature. Mentre nelle paste termiche tradizionali non è raccomandato l'uso sopra i 150 ºC – 180 ºC, la pasta termica a base di nitruro di boro di Slice Engineering è in grado di sopportare temperature di lavoro fino a 1000 ºC.

Inoltre, il nitruro di boro possiede un'elevata lubrificazione, il che facilita la separazione dei componenti per la pulizia.

Immagine 2: Zona di applicazione della pasta termica in un heat break. Fonte: e3d-online.com

Tutte queste proprietà fanno sì che questa pasta termica abbia, oltre a migliorare la trasmissione di calore tra il heat break e il dissipatore, altre applicazioni che aiutano a ottenere le migliori prestazioni dell'hotend.

Da un lato, la sua alta lubrificazione e resistenza termica fino a 1000 ºC permettono di utilizzarla come lubrificante tra il nozzle e il blocco riscaldante, facilitando i cambi e migliorando la trasmissione di calore tra i due componenti.

D'altra parte, non essendo conduttore elettrico può essere applicata anche tra il termistore e il blocco riscaldante e tra la cartuccia riscaldante e il blocco, favorendo così la trasmissione di calore e fornendo un riscaldamento più preciso e una maggiore stabilità termica.

La pasta termica a base di nitruro di boro è senza dubbio una delle paste termiche più efficienti e versatili attualmente disponibili e l'opzione consigliata per hotend ad alte prestazioni.