Essentium HTN-Z nylon ESD de alta temperatura

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).

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.