Impressão 3D com Filaflex Condutivo

Você já quis criar algo com sua impressora 3D que incluísse componentes eletrônicos? Talvez sensores, traços condutores ou blindagem contra ruído de radiofrequência?

Os filamentos condutores FFF/FDM para impressão 3D foram projetados para usuários interessados ​​em combinar impressão 3D e eletrônica. Conjuntos condutores que integram interruptores, potenciômetros, LEDs, sensores de toque capacitivos... Tudo isso e muito mais é possível graças a eles.

Especificamente desenvolvidos para permitir a impressão 3D de componentes eletronicamente condutores, os filamentos condutores são materiais muito fáceis de imprimir e compatíveis com quase todas as impressoras 3D FDM/FFF do mercado.

Aplicativos

Suas aplicações são muitas e variadas, mas as seguintes se destacam:

Sensores

O filamento condutor pode ser usado para criar sensores capacitivos (touch) usados ​​em uma ampla gama de produtos eletrônicos que são usados ​​na vida cotidiana; É um excelente material para o design de dispositivos de interface humana (canetas stylus para celulares e tablets).

Vídeo 1: Lápis apontador. Fonte: Proto-Pasta.

Os sensores capacitivos também podem ser usados ​​para medir proximidade, posição, umidade, níveis de líquido e aceleração.

Pistas condutoras

Outra aplicação do filamento condutor é na criação de circuitos condutores de eletricidade para uso em eletrônica que, no caso de filamentos condutores flexíveis, também será aplicável à eletrônica flexível.

Imagem 1: Circuito conductor. Fonte: Recreus.

Tradicionalmente, para adicionar circuitos condutores às suas criações, os entusiastas da impressão 3D tinham que projetar peças com as ranhuras necessárias para adicionar fio de cobre após a impressão. Com o filamento condutor, a fiação pode ser impressa simultaneamente ao processo de construção da peça.

Blindagem contra ruído de radiofrequência e interferência eletromagnética

A alta condutividade oferecida pelo filamento condutor não é apenas excelente para circuitos impressos em 3D e sensores, mas também é útil para uso contra EMI (Interferência Eletromagnética) e em aplicações de blindagem de RF (Radio Frequência) muito importantes em uma ampla gama de aplicações. variedade de indústrias. A blindagem EMI/RF é usada para bloquear o campo eletromagnético e a radiação eletromagnética de radiofrequência dentro de um espaço; É importante usar blindagem EMI e RF em ambientes hospitalares, laboratoriais ou da indústria aeroespacial para proteger contra sinais concorrentes, pois isso pode levar equipamentos proprios a fornecer medições falsas. A blindagem EMI/RF faz isso bloqueando AM, FM, TV, serviços de emergência e sinais telefônicos. O filamento condutor é ideal para projetar blindagens RF/EMI usadas em itens altamente personalizados.

Dicas de uso

Projetado para uso com impressões destinadas a operação em temperatura ambiente e para uso apenas em projetos de baixa tensão e baixa corrente (não superior a 12 volts), os filamentos condutores devem ser evitado para fontes de alimentação superiores a 100mA.

Imprimir com filamentos condutores (PLA) é quase tão fácil quanto imprimir com PLA padrão. Não é necessário ter uma impressora 3D com cama aquecida, mas se tiver, é recomendável usar a cama aquecida a 50-60º C, pois obtém-se uma maior adesão.

A possível contaminação do filamento condutor com sujeira das mãos ou poeira do ambiente deve ser evitada ao máximo, por isso recomenda-se armazenar em local seco e longe destes e /ou outras partículas. Também é recomendado lavar as mãos antes e após o uso e tratá-lo com luvas. O usuário deve evitar a exposição prolongada à umidade.

Um bico é recomendado para imprimir filamentos condutores de pelo menos 0,4 / 0,5 mm. O bico da impressora 3D deve ser sempre lavado antes e depois de usar o filamento para evitar complicações de impressão. O filamento condutor tem tendência a aderir aos bicos de latão, por isso é recomendável limpar a superfície externa do bico antes de imprimir com óleo (técnico ou doméstico) ou lubrificante para reduzir o acúmulo de material no fora do bocal durante a impressão. Você também pode usar tinta repelente de plástico.

Imagem 2: Pintura repelente de plástico. Fonte: Sliceengineering.

As propriedades intrínsecas do filamento condutor são tais que não deve ficar ocioso no extrusor da impressora 3D (enquanto não imprime), pois pode expandir e causar entupimento do bico ( entupimento ). Portanto, após a impressão, o filamento deve ser removido o mais rápido possível do extrusor e usar o filamento de limpeza.

Imagem 3: Filamento de limpeza. Fonte: Smart Materials.

Também é muito importante imprimir na temperatura recomendada, pois se você imprimir em uma temperatura mais baixa, a viscosidade do fundido não será a ideal, então ele expandirá e entupirá o bico; e no caso de impressão a uma temperatura mais elevada, resultará numa degradação parcial juntamente com uma agregação substancial de nanomateriais produzindo também o entupimento dos bicos.

No caso de obstrução total do bico, tente desentupi-lo aquecendo o bico a 200ºC e tente remover a obstrução com um fio de cobre, ou tente derreter ABS ou PLA (filamentos rígidos) para arrastar o material preso, ou mergulhe-o em acetona, etc. Caso não consiga resolver o problema, será necessário trocar o bico por um novo. Para evitar isso, todos os conselhos mencionados acima devem ser levados em consideração.

Por outro lado, também é muito importante ter a base da impressora 3D perfeitamente nivelada, caso contrário, uma quantidade significativa de material se acumulará na superfície externa do bico, que ao solidificar obstruirá o fluxo do fundido. Portanto, a superfície externa do bocal arrefecido deve ser limpa com álcool se isso acontecer.

Filamentos condutores no mercado

PLA condutor (Proto-Pasta): Com uma temperatura de amolecimento semelhante ao PLA, o filamento condutor do Proto-Pasta é mais flexível, mas tem menor adesão entre as camadas. Viável para controlar qualquer elemento através de um resistor de 1Kohm, é ideal em circuitos de baixa tensão, teclados digitais que requerem baixa condutividade, arduino, sensores de toque, robótica e eletrônica.

Filamento de grafeno Koltron G1 (Addnorth): Dopado com Aros Graphene, grafeno desenvolvido e patenteado pela empresa Graphmatech e com matriz à base de fluoreto de polivinildieno (PVDF), um plástico avançado que possui excelentes propriedades mecânicas, químicas e térmicas, o filamento Koltron G1 possui resistividade volumétrica de apenas 2 Ω-cm.

Filaflex Condutor (Recreus): A seguir, examinaremos mais de perto esse filamento.

Filaflex Condutor (Recreus)

O Condutor Filaflex é um filamento elástico de TPU flexível. Com uma dureza de 92A, atinge 100% de alongamento na ruptura. Após estiramento retorna à sua forma original, sem se deformar ou quebrar, apresentando excelentes propriedades mecânicas. O filamento Condutivo Filaflex oferece uma resistividade volumétrica de aproximadamente 3,9 Ω-cm, muito superior à de outros filamentos condutores.

Do próprio fabricante, nos oferece uma série de dicas capazes de solucionar qualquer dúvida que possa surgir ao imprimir com este filamento:

1. Bocal temperado: Não é necessário utilizá-lo com o filamento Condutivo Filaflex. No entanto, em caso de uso intenso, recomenda-se evitar o desgaste excessivamente rápido do mesmo.
2. Segurança: Imprimir com filamento Condutivo Filaflex é totalmente seguro e não danificará a impressora, mas para mantê-la em ótimas condições é aconselhável limpar muito bem o bocal quando terminar de imprimir com o filamento . Assim, qualquer tipo de descanso que possa ter permanecido no hotend será eliminado. Usar o X após a impressão é uma etapa extra que também ajudará na limpeza.
3. Material condutor: Para que o filamento seja condutor, a Recreus informa que utiliza uma formulação especial que contém negro de fumo e é este elemento que confere condutividade ao filamento Condutivo Filaflex.
4. Flexibilidade: Após a impressão com o filamento, sua elasticidade característica não se perde. A peça final resultante será sempre flexível e eletricamente condutora, mantendo suas outras propriedades intactas.
5. Dureza Shore: Tem uma dureza Shore A de 92, tornando-o compatível para uso em quase todas as impressoras (incluindo bowden).
6. Resistência: O Filaflex Condutivo possui uma resistividade elétrica de aproximadamente 3,9 Ω-cm, mas para garantir o cumprimento de suas funções, o usuário deve levar em consideração que a resistência varia de acordo com a impressão. Além disso, também devemos considerar a resistência elétrica do circuito e não esquecer que o filamento é projetado para aplicações de baixa corrente.
7. Adesão entre camadas: Devido à sua alta carga de carbono, o calor será dissipado muito rapidamente e a aderência da peça será afetada dependendo de sua geometria. Ajustando alguns parâmetros de impressão (velocidade 20-25 mm/s, temperatura 240-255 ºC, não use ventilador de camada) o usuário poderá resolver essa dissipação tão rápida.

Vídeo 2: Flexibilidade e condutividade com Filaflex Condutivo. Fonte: Recreus.

Em conclusão, os filamentos condutores são materiais especificamente projetados para permitir a impressão 3D de componentes eletronicamente condutores usando praticamente qualquer impressora 3D FDM/FFF disponível no mercado, expandindo as capacidades da fabricação aditiva ou impressão 3D e permitindo encurtar o caminho do desenvolvimento para a aplicação comercial.