Essentium HTN-Z nylon de alta temperatura ESD View larger

Essentium HTN-Z nylon ESD de alta temperatura

Essentium

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Filamento de nylon ESD de alta temperatura para utilização em atmosferas estáticas/combustíveis/explosivas.

Essentium é uma empresa americana com filiais na Ásia e na Europa. É especializada em impressoras industriais 3D e filamentos técnicos. As suas soluções inovadoras de material estão a ajudar muitas empresas a entrar na indústria 4.0, não só através de protótipos mas também fabricando em grande escala internamente, com qualidade e de uma forma rápida e acessível. O catálogo Essentium contém numerosos filamentos técnicos de ponta, na sua maioria polímeros e misturas concebidas para uma resistência excepcional, flexibilidade e alto desempenho mecânico em ambientes industriais desafiantes. Os filamentos Essentium são utilizados para muitos fins avançados em numerosas disciplinas, por exemplo, na indústria aeroespacial e de defesa, automóvel, biomédica, fabrico por contrato, bens de consumo, e fabrico electrónico.

Filamentos técnicos para usos específicos

O filamento HTN Z (High Temperature Nylon) da Essentium faz parte do vasto portfólio de materiais do fabricante e pertence à família do nylon (PA) de alta temperatura, bem como à categoria de material ESD Safe, a marca Z. Este filamento é composto por > 90 % de copolímero de poliamida e MWCNT - nanotubo de carbono de múltiplas paredes.

Vídeo 1: Uma demonstração das características de segurança HTN Z ESD. Fonte: Essentium.

O nylon (copolímero de poliamida), é um polímero sintético semi-cristalino criado no processo de ligação de monómeros alternados de diamina e ácido dicarboxílico. A primeira aplicação comercial do nylon foi na fabricação de cerdas para escovas de dentes e meias de senhora na década de 1930. Durante a II Guerra Mundial, o nylon foi utilizado na fabricação de pára-quedas, cordas, coletes e forros de capacete para o exército americano. Hoje em dia, os polímeros de nylon têm ainda mais aplicações comerciais, por exemplo na indústria de tecidos e fibras, moldagem na indústria automóvel, ou no fabrico de electrónica e embalagem de alimentos. O nylon é comunmente utilizado na impressão 3D (como pó em SLS e MJF, ou como pellets e filamentos em FDM) devido às suas qualidades de durabilidade, flexibilidade, resistência à abrasão, fricção, corrosão e produtos químicos. O nylon é um termoplástico extremamente versátil e é frequentemente utilizado como base para misturas de filamentos especiais com várias propriedades técnicas.

Um filamento de alta temperatura

As propriedades térmicas e mecânicas do HTN Z foram significativamente melhoradas em comparação com os filamentos de nylon padrão, a fim de assegurar um alto desempenho e tolerância a altas temperaturas. HTN Z tem uma temperatura de deflexão térmica mais elevada que os nylons normais, é mais forte, mais resistente ao desgaste. A sua resistência química e aos solventes também foi reforçada.

Além disso, o Essentium HTN Z caracteriza-se pela lenta absorção de humidade, o que facilita a impressão e reduz o risco de warping. O fabricante descreve-o como um substituto do Acetal, também um plástico de engenharia muito forte e resistente ao calor.

Material seguro ESD

ESD (descarga electrostática) é um fenómeno frequentemente experimentado na vida quotidiana na estática do cabelo ou quando um "pontapé" ou "faísca" de electricidade é libertada ao tocar num objecto aterrado, por exemplo uma maçaneta de porta ou mesmo outra pessoa. Eventos de descarga electrostática como estes são inofensivos, a menos que aconteça no chão de fábrica em indústrias onde os componentes electrónicos são manuseados. O filamento Essentium HTN Z é a solução para esse problema. Destina-se à produção de componentes electrónicos de serviço médio. Actua como um dissipador do ESD e permite que a descarga prejudicial "evacue" em segurança na superfície de uma peça impressa em 3D com o filamento HTN Z. Os materiais seguros ESD são também extremamente úteis em ambientes com atmosferas potencialmente explosivas (instalações petroquímicas, minas de carvão, moinhos de farinha, áreas com impressoras 3D à base de pó).

A circuit board rack, an assembly tray and a component enclosure printed with the Essentium HTN ZA circuit board rack, an assembly tray and a component enclosure printed with the Essentium HTN ZUm suporte de placa de circuito impresso, bandeja de montagem e caixa de componentes impressos com o Essentium HTN Z

Imagem 1: Um suporte de placa de circuito, bandeja de montagem e caixa de componentes (da esquerda para a direita) impressos com o Essentium HTN Z. Fonte: Essentium.

Normalmente, para tornar um filamento ESD seguro, são adicionados ao material revestimentos antiestáticos ou cargas condutoras. As cargas mais comuns são negro de carbono e grafite. Podem, contudo, ter um impacto negativo no desempenho do filamento ou da peça impressa em 3D, tornando-o frágil, fazendo-o deixar uma marca negra como um lápis, ou mesmo causar falhas latentes na electrónica. A linha Z do filamento é a forma da Essentium superar as inibições produzidas pelos filamentos ESD padrão contendo fillers. Em vez disso, são utilizados nanomateriais condutores na superfície do filamento, pelo que o desempenho mecânico das peças impressas com HTN Z não é comprometido. Como a percentagem de carbono neste filamento (cerca de 0,01 %) é muito baixa em comparação com outros filamentos ESD, que normalmente precisam de conter 20-30 % de fibra de carbono para terem resistividade superficial suficiente, o custo global de HTN Z é muito mais baixo do que o dos filamentos ESD padrão.

Graças a essas propriedades, o Essentium HTN Z pode ser utilizado para a impressão 3D de jigs e fixtures para o fabrico de dispositivos electrónicos (suportes de placas de circuitos, bandejas de montagem, caixas de componentes). A vantagem adicional é que, sendo um nylon de alta temperatura, o HTN Z pode ser utilizado com segurança em ambientes de alta temperatura, por exemplo em soldadura por ondas ou em fornos de refluxo, e não derreterá nem se degradará facilmente. HTN Z pode também ser utilizado para componentes de impressão 3D que manuseiam pós e pellets (tendem a agarrar-se a objectos carregados) ou para fazer equipamento industrial para espaços com atmosferas combustíveis ou explosivas.

Resistência ao impacto (KJ/m2) 3
Alongamento ao rompimento (%) 120
Resistência à tração (MPa) 72
Módulo de tração (MPa) 3450
Resistência à flexão (MPa) 134
Módulo de flexão (MPa) 3730
Resistência à abrasão Resistência à abrasão
Condutividade elétrica Condutividade elétrica
Resistência química Resistência química
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Com o nylon, e especialmente o nylon de alta temperatura, o warping pode ocorrer durante a impressão, causada pela diferença de temperatura entre o plástico extrudido e a temperatura ambiente. Este Essentium HTN Z não empena facilmente, mas se a deformação ocorrer, pode ser reduzida de 4 maneiras:

  1. Mantendo o ambiente a cerca de 45 ºC utilizando uma cama aquecida ou uma impressora com uma câmara ou recinto aquecido.
  2. Ao desactivar a ventilação das camadas.
  3. Ao utilizar um parâmetro skirt, um brim ou um raft no software de slicing.
  4. Aplicando um spray de aderência de cama concebido para evitar warping.

Podem ocorrer problemas de adesão quando se imprime com nylon. A Essentium recomenda a utilização do bastão Magigoo PA ou cola PVA para assegurar uma adesão adequada à cama e evitar uma impressão falhada.

O nylon é um material altamente higroscópico. Apesar deste filamento HTN Z particular de baixa absorção de humidade, deve ser assegurado um armazenamento adequado para evitar que o filamento fique húmido. Deve ser armazenado numa embalagem selada a vácuo ou numa cabine ou caixa de secagem, como a caixa de secagem Fiber Three, disponível na versão F3 Safe Light ou F3 Safe Long Run. Para resultados ainda melhores, deve ser armazenada juntamente com a cápsula de secagem do filamento de Slice Engineering. Se HTN Z absorver mais de 400 ppm de humidade, deve ser seco numa estufa de baixo ponto de orvalho ou numa estufa de vácuo durante 6-8 horas. As instruções exactas são dadas na folha de dados técnicos na secção de downloads.

O fabricante recomenda a impressão deste filamento a 270-290 ºC e 20-60 mm/s (velocidade de primeira camada de 15-20 mm/s), com a velocidade do ventilador de 0-20 %. A temperatura ideal de leito para HTN Z é de 70-80 ºC. Para melhorar a aderência, aconselha-se o uso da vareta Magigoo PA. Mais definições de impressão podem ser consultadas na ficha técnica, na secção de downloads.

Este filamento foi desenvolvido para aplicações de descarga electrostática. Por conseguinte, tem as propriedades eléctricas de acordo com o diagrama seguinte:

Esquema indicativo das propriedades do material eléctrico.

Imagem 1: Esquema indicativo das propriedades do material eléctrico. Fonte: Essentium.
PosiçãoResistência 
100 mm/s @ 295 ºC
1  3.54e6
2  1.66e6
3  3.74e3
4  7.60e3
5  3.40e4
6  2.52e5
Tabela 1: Propriedades eléctricas do filamento HTN Z. Fonte: Essentium.
Informação geral
Fabricante Essentium
Material HTN Z
Formato Bobina de 750 g
Densidade 1.2 g/cm3
Diâmetro do filamento 1.75 mm, 2.85 mm
Tolerância de diâmetro -
Longitude filamento ±259.8 m (Ø 1.75 mm - 750 g)
±98 m (Ø 2.85 mm - 750 g)
Cor Negra
RAL/Pantone -
Propriedades de impressão
Temperatura de impressão 270 - 290 ºC
Temperatura de base/cama 70 - 80 ºC
Temperatura da câmara -
Ventilador de camadas 0 - 20 %
Velocidade de impressão 20 - 60 mm/s
Superfície de impressão G-10/FR4 o Vidro
Propriedades mecânicas
Resistência ao impacto Izod (ISO 180) XY 3.6 KJ/m2
45/45 3.8 KJ/m2
YX 4.6 KJ/m2
ZX 2.33.4 KJ/m2
Resistência ao impacto Charpy -
Alongamento ao rompimento (ISO 527-2) XY 120 %
45/45 2.3 %
YX 4.1 %
ZX 3.1 %
Resistência à tracção (ISO 527-2) XY 72.8 MPa
45/45 63.3 MPa
YX 63.1 MPa
ZX 56.7 MPa
Módulo de tracção (ISO 527-2) XY 3450 MPa
45/45 3490 MPa
YX 3230 MPa
ZX 2860 MPa
Resistência à flexão (ISO 178) XY 134 MPa
45/45 121 MPa
YX 90 MPa
ZX 97.6 MPa
Módulo de flexão (ISO 178) XY 3730 MPa
45/45 2930 MPa
YX 2770 MPa
ZX 2290 MPa
Dureza superficial -
Propriedades eléctricas
Resistência (200 mm/s @ 345˚C) 3.74e3 Ω
Propriedades térmicas
Temperatura reblandecemento -
Temperatura de fusão 225 ºC
Informação adicional
HS Code 3916.9
Diâmetro carretel (exterior) -
Diâmetro carretel (interior) -
Largo carretel -


* Os valores típicos detalhados nesta tabela devem considerar-se a modo de referência. Os valores reais podem variar segundo o modelo de impressora 3D utilizado, desenho da peça e condições de impressão. Aconselhamos confirmar os resultados e propriedades finais com teste próprios. Para mais informação deve-se consultar a ficha técnica do produto.

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