Pasta térmica de nitreto de boro

Um dos factores mais importantes para o correcto funcionamento do hotend é que o seu desempenho térmico é óptimo.

Uma baixa condutividade térmica entre o heat break e o dissipador de calor pode fazer com que a transferência de calor entre ambos os componentes seja menor do que entre o bloco de aquecimento e o heat break. Isto causa um sobreaquecimento da zona fria, resultando em entupimento e extrusão inconsistente, bem como o temido efeito "heat creep", onde o filamento derrete dentro do heat break, causando um entupimento difícil de resolver. Este fenómeno é especialmente comum quando o PLA é combinado com um hotend all-metal  que tem um desempenho térmico inadequado.

É por isso que é essencial aplicar pasta térmica entre o hotend e o dissipador de calor, para favorecer a transmissão de calor e manter a zona fria do hotend devidamente arrefecida.

Imagem 1: Zonas de um hotend. Fonte: e3d-online.com

Embora seja comum a utilização de pasta térmica computorizada, isto tem alguns inconvenientes. Por um lado, é optimizado para as temperaturas de trabalho das CPUs ou GPUs, que estão normalmente entre 60ºC e 90ºC, inferiores às que podem ser atingidas num hotend, especialmente quando se utilizam materiais a altas temperaturas.

Por outro lado, as altas temperaturas atingidas no hotend fazem com que a pasta térmica seque muito rapidamente, o que geralmente faz com que o heat break se agarre ao dissipador de calor, tornando difícil a sua separação para uma nova aplicação. Além disso, as pastas térmicas de computador de maior desempenho têm normalmente uma condutividade térmica inferior a 10 W/mK.

Slice Engineering, um fabricante conhecido pelos seus hotends de alto desempenho para Mosquitos e Copperhead, desenvolveu um produto inovador para combinar com os seus hotends.

É uma pasta térmica à base de nitreto de boro, um composto refratário cristalino com um baixo factor de embalagem que lhe confere uma alta condutividade térmica.

A pasta térmica à base de nitreto de boro tem vantagens importantes sobre as pastas térmicas tradicionais. Em primeiro lugar, apesar de ter uma consistência semelhante a outras pastas térmicas, uma vez aplicada deve ser deixada a secar, formando uma sólida interface entre os componentes. Isto resulta num maior contacto entre partículas, alcançando assim uma condutividade térmica de 31,4 W/mK, quatro vezes maior do que a das pastas térmicas tradicionais.

Outra diferença importante é a sua excelente resistência a altas temperaturas. Enquanto nas pastas térmicas tradicionais não se recomenda a sua utilização acima de 150 ºC - 180 ºC, a pasta de nitreto de boro térmica da Slice Engineering é capaz de resistir a temperaturas de trabalho até 1000 ºC.

Além disso, o nitreto de boro tem uma elevada lubricidade, o que facilita a separação dos componentes para limpeza.

Imagem 2: Área de aplicação de pasta térmica num heatbreak. Fonte: e3d-online.com

Todas estas propriedades significam que esta pasta térmica tem, para além de melhorar a transferência de calor entre o heatbreak e o dissipador de calor, outras aplicações que ajudam a obter o melhor desempenho do hotend.

Por um lado, a sua elevada lubricidade e resistência térmica até 1000 ºC, torna possível a sua utilização como lubrificante entre o bocal e o bloco térmico, facilitando as mudanças e melhorando a transferência de calor entre ambos os componentes.

Por outro lado, como não é condutor de electricidade, também pode ser aplicado entre o termistor e o bloco de aquecimento e entre o cartucho de aquecimento e o bloco, favorecendo assim a transferência de calor e proporcionando um aquecimento mais preciso e uma maior estabilidade térmica.

A pasta térmica de nitreto de boro é sem dúvida uma das pastas térmicas mais eficientes e versáteis actualmente disponíveis e a escolha recomendada para hotends de alto desempenho.