Is PLA-filament geleidend (zijn filamenten geleidend)?

Wist je dat er filamenten zijn die daadwerkelijk elektriciteit kunnen transporteren? Hoewel ze misschien niet algemeen bekend zijn, of trouwens niet worden gebruikt, zijn er zeker geleidende filamenten die je kunt krijgen om waanzinnig interessante projecten te printen.

Nu is de vraag, hoe geleidend is regulier PLA en zijn er PLA-varianten die geleidend zijn?

Ik zal beide vragen in dit artikel beantwoorden, en ook bespreken tegen welke problemen je kunt aanlopen bij het printen met geleidende filamenten, welke filamenten je moet kopen en meer.

Dus laten we beginnen!

Is PLA-filament geleidend?

PLA valt in de categorie van niet-geleidende filamenten omdat het een soortelijke weerstand heeft in de orde van 10 ¹⁶ m, vergelijkbaar met de meeste andere soorten plastic, waardoor het een geweldig elektrisch isolatiemateriaal is zolang het in vaste toestand (koud) is. Eenmaal verwarmd, wordt PLA zachter en geleidend en niet langer veilig om als isolatiemateriaal te gebruiken.

Polymelkzuur (PLA) is een biologisch afbreekbare thermoplast en zoals ik net zei, kan het een uitstekende elektrische isolator zijn in het bereik van kamertemperatuur tot ongeveer 70 °C. U kunt PLA gebruiken voor elektrische isolatiebehoeften, omdat de soortelijke weerstand en doorslagsterkte - tot 70 °C - vergelijkbaar is met polyethyleen met lage dichtheid (LDPE) en andere van aardolie afgeleide plastic polymeren, waardoor het extreem niet-geleidend is wanneer het in vaste toestand is staat.

Dat gezegd hebbende, het probleem met het gebruik van PLA in elektrische toepassingen als isolator is dat de elektrische geleidbaarheid sterk afhankelijk is van de temperatuur; bij temperaturen boven de glasovergangstemperatuur Tg (70 °C) neemt de elektrische geleidbaarheid van PLA aanzienlijk toe.

De reden hiervoor is dat PLA overgaat in een rubberachtige toestand bij temperaturen boven zijn Tg, wat leidt tot een plotselinge en significante stijging van zijn elektrische geleidbaarheid als gevolg van de micro-Brownse beweging van zijn moleculaire ketens.

Omdat PLA zijn isolerende eigenschappen verliest met de stijging van de temperatuur, is het niet aan te raden om het te gebruiken in elektrische toepassingen die veel warmte genereren, omdat dit kan leiden tot kortsluiting. PLA is echter perfect geschikt voor gebruik met laagspannings- en lage-warmtetoepassingen.

Zijn er geleidende filamenten?

Een beperkt aantal geleidende filamenten is momenteel beschikbaar en wordt snel populairder onder de doe-het-zelfgemeenschap. Maar raak niet te opgewonden, op dit moment zijn deze filamenten alleen geschikt om te worden gebruikt in eenvoudige circuits en kleine elektronische projecten, maar je kunt ze nog steeds gebruiken om nuttige en opwindende dingen te maken, variërend van 3D-modellen versierd met ingebouwde LED's tot automatische -bed-nivelleringssensoren.

Het meest populaire en, voor zover ik weet, bruikbare geleidende filament is Protopasta's Conductive PLA. Het heeft een soortelijke weerstand van 15 Ohm per centimeter, wat het geschikt maakt voor het aansluiten van eenvoudige elektronische componenten, zoals sensoren, knoppen, led-verlichting en andere.

Geleidende PLA-filamenten worden over het algemeen gevormd door grafeen, gegrafitiseerde koolstof en andere additieven toe te voegen, die de geleidbaarheid van normaal PLA verhogen. Ze zijn alleen geschikt voor laagspanningscircuits waar spanning en stroom onder respectievelijk 60 volt en 100 mA blijven, maar deze limieten kunnen variëren tussen verschillende soorten filamenten en merken.

Er zijn meerdere merken die dit soort filamenten produceren, waar ik zo op in zal gaan, weet alleen dat dit soort geleidende filamenten veel duurder zijn en je niet toestaan ​​om complexe circuits of iets dergelijks te maken.

Hoe geleidend zijn deze filamenten?

Niet alle beschikbare filamenttypes en merken zijn even geleidend, dus let op de elektrische weerstand van het filament voordat u besluit het te kopen.

De soortelijke weerstand van een elektrische geleider is slechts een maatstaf voor hoe goed het materiaal de stroom weerstaat. Het wordt gemeten in Ωcm en is omgekeerd evenredig met de geleidbaarheid; hoe lager de soortelijke weerstand, hoe meer geleidend het materiaal zal zijn.

Gelukkig is al deze informatie beschikbaar op de filamentrol of op de site van de fabrikant.

Geleidende 3D-prints hebben een fascinerend gedrag en zijn over het algemeen niet in elk vlak even geleidend omdat ze continu langs de X- en Y-as worden afgedrukt, maar langs de Z-as worden de lagen op elkaar geëxtrudeerd, wat betekent dat er minder contactoppervlak en daardoor minder geleidbaarheid langs de Z-as dan langs de X- en Y-as.

Als het gaat om de oriëntatie van een afdruk, wilt u er in wezen zeker van zijn dat deze in de juiste richting wordt afgedrukt, zodat de delen die het meest geleidend moeten zijn, een groter algemeen contactoppervlak hebben.

Voorbeelden van geleidende filamenten

Geleidend PLA Proto-Pasta Filament:is een op PLA gebaseerd filament met een soortelijke weerstand van 15 ohm.cm en is verkrijgbaar in diameters van 1,75 mm en 2,85 mm. Het vereist een printtemperatuur van 195-225ºC en een bedtemperatuur van 50-60ºC.

Electrifi geleidend filament: is een gepatenteerd metaal-polymeercomposiet dat voornamelijk bestaat uit een biologisch afbreekbare polyester (waarschijnlijk PLA) en koper. Het kost $ 196,00 per 100 gram en heeft een soortelijke weerstand van 0,006 Ω.cm. Het is verkrijgbaar in diameters van 1,75 mm en 2,85 mm. Het vereist een printtemperatuur van 130-160 ºC en een bedtemperatuur van 50-60ºC.

SUNLU ABS geleidend filament: is een op ABS gebaseerd filament dat $ 40,01 per 1 KG kost. Het is verkrijgbaar in een diameter van slechts 1,75 mm. Het vereist een printtemperatuur van 220-240 C en een bedtemperatuur van 20-120ºC.

AMOLEN geleidend zwart PLA-filament: is op PLA gebaseerd filament dat $ 22,99 per 200 gram kost. Het heeft een soortelijke weerstand van 1,42 Ω .cm en is verkrijgbaar in een diameter van slechts 1,75 mm. Het vereist een printtemperatuur van 220-250ºC en een bedtemperatuur van 0-50ºC.

Gebruik van geleidende filamenten

Geleidende filamenten hebben ons in staat gesteld lichtgewicht, duurzame en flexibele elektrische laagspanningscircuits te ontwikkelen, wat wordt beschouwd als een doorbraak op het gebied van draagbare elektronica, aangezien 3D-geprinte flexibele elektrische sensoren naadloos kunnen worden geïntegreerd in bijvoorbeeld kleding.

Geleidende filamenten kunnen ook nuttig zijn op het gebied van telecommunicatie voor het printen van sterk aangepaste elektromagnetische en radiofrequentieschermen, filters, antennes en andere componenten. Industriële en wetenschappelijke laboratoria en zorginstellingen kunnen profiteren van het gebruik van 3D-geprinte EMI- en RF-schilden tegen concurrerende signalen waardoor gevoelige apparatuur defect kan raken.

Ingenieurs, makers en doe-het-zelvers kunnen geleidende filamenten gebruiken om verschillende soorten circuits, capacitieve sensoren van elke vorm voor industriële en technische toepassingen, toetsenborden, gamecontrollers en spannende Arduino-projecten te maken.

Houd er rekening mee dat geleidende filamenten niet kunnen worden gebruikt voor toepassingen met hoge spanning of hoge temperaturen, omdat ze zullen smelten en kortsluiten.

Gratis afdrukken om geleidende filamenten te testen

Sommige zeer creatieve mensen hebben manieren gevonden om geleidende filamenten te gebruiken om verbazingwekkende 3D-prints te maken, sommige functioneler dan andere duidelijk, maar verbeeldingskracht is hier de limiet.

• Batterijtester.
• Zaklamp.
• Elektrische Terminator.

Als je geïnteresseerd bent in het vinden van meer ingenieuze 3D-prints die zijn ontworpen om te worden afgedrukt met geleidend filament, bekijk dan dit artikel op Hackday of gebruik onze eigen zoekmachine om bestanden te vinden om af te drukken.

Problemen met afdrukken met geleidend filament

Kortsluitingsproblemen:zoals ik eerder al zei, is de glasovergangstemperatuur van PLA ongeveer 70°C, wat betekent dat zodra het die temperatuur bereikt, het zachter wordt en meer geleidend wordt, wat kan leiden tot kortsluiting. Gebruik in wezen geen geleidende PLA, tenzij je weet dat het nooit in de buurt van die temperaturen zal komen.

Geleidende filamenten zijn schurend :Geleidend PLA is over het algemeen doordrenkt met koolstof en dit geeft het zijn geleidende eigenschappen, maar het wordt extreem schurend op het extrudermondstuk. Als je een koperen spuitmond gebruikt, vervang je deze waarschijnlijk nadat je slechts 500 g filament hebt geprint.

Verstopping mondstuk :Geleidende filamenten zijn moeilijker te printen, wat betekent dat de printsnelheid moet worden verlaagd en de temperatuur van de nozzles ook moet worden verhoogd om verstopping te voorkomen.

Conclusie

Geleidende filamenten zijn een van de leukste toevoegingen aan de wereld van 3D-printen, ook al kunnen ze de werkelijke koperen bedrading niet echt vervangen. Maar als je een gamecontroller, een zaklamp of zelfs die terminatorkop met led-licht wilt maken die ik eerder heb gekoppeld, dan is geleidende gloeidraad de juiste keuze.

Vergeet niet om het verstandig te gebruiken en elektrische kortsluiting te voorkomen!

Ik hoop dat deze informatie nuttig was!

Fijne dag!

Bekijk onze sectie met aanbevolen producten

We hebben een sectie met aanbevolen producten gemaakt waarmee u het giswerk kunt verwijderen en de tijd kunt verminderen die u besteedt aan het onderzoeken van welke printer, filament of upgrades u moet krijgen, omdat we weten dat dit een zeer ontmoedigende taak kan zijn en over het algemeen tot veel verwarring leidt .

We hebben slechts een handvol 3D-printers geselecteerd die we goed vinden voor zowel beginners als gevorderden, en zelfs experts, waardoor de beslissing gemakkelijker wordt, en de filamenten, evenals de vermelde upgrades, zijn allemaal door ons getest en zorgvuldig geselecteerd , zodat u weet dat welke u ook kiest, zal werken zoals bedoeld.