¿Es conductor el filamento PLA (hay algún filamento conductor)?

¿Sabías que hay algunos filamentos que pueden transportar electricidad? Si bien es posible que no sean muy conocidos o que no se utilicen para el caso, definitivamente existen filamentos conductores que puede obtener para imprimir algunos proyectos increíblemente interesantes.

Ahora la pregunta es, ¿qué tan conductor es el PLA regular y hay variantes de PLA que sean conductoras?

Responderé a ambas preguntas en este artículo, así como también cubriré los problemas que puede encontrar al imprimir con filamentos conductores, qué filamentos obtener y más.

Entonces, ¡comencemos!

¿Es conductor el filamento PLA?

PLA entra en la categoría de filamentos no conductores porque tiene una resistividad del orden de 10 ¹⁶ Ωm, similar a la mayoría de los otros tipos de plástico, lo que lo convierte en un excelente material de aislamiento eléctrico siempre que se encuentre en estado sólido (frío). Una vez calentado, el PLA se ablandará y se volverá más conductivo y ya no será seguro usarlo como material aislante.

El ácido poliláctico (PLA) es un termoplástico biodegradable y, como acabo de mencionar, puede ser un excelente aislante eléctrico en el rango de temperatura ambiente a aproximadamente 70 °C. Puede usar PLA para las necesidades de aislamiento eléctrico porque su resistividad y resistencia a la ruptura, hasta 70 °C, es similar al polietileno de baja densidad (LDPE) y otros polímeros plásticos derivados del petróleo, lo que lo hace extremadamente no conductor cuando está en su estado sólido. estado.

Dicho esto, el problema de usar PLA en aplicaciones eléctricas como aislante es que su conductividad eléctrica depende en gran medida de la temperatura; a temperaturas por encima de su temperatura de transición vítrea Tg (70 °C), la conductividad eléctrica del PLA aumenta significativamente.

La razón de esto es que el PLA pasa a un estado gomoso a temperaturas por encima de su Tg, lo que conduce a un aumento repentino y significativo de su conductividad eléctrica debido al movimiento micro-Browniano de sus cadenas moleculares.

Debido a que el PLA pierde sus propiedades aislantes con el aumento de la temperatura, no es recomendable usarlo en aplicaciones eléctricas que generen mucho calor, ya que podría provocar un cortocircuito. Sin embargo, el PLA es perfectamente adecuado para usarse con aplicaciones de bajo voltaje y bajo calor.

¿Hay filamentos conductores?

Una gama limitada de filamentos conductores está disponible en este momento y rápidamente se está volviendo más popular entre la comunidad de bricolaje. Pero no te emociones demasiado, por el momento, estos filamentos solo son aptos para usarse en circuitos simples y pequeños proyectos electrónicos, pero aún puedes usarlos para hacer cosas útiles y emocionantes que van desde modelos 3D decorados con LED integrados hasta automóviles. -sensores de nivelación de cama.

El filamento conductor más popular y, que yo sepa, más útil es el PLA conductor de Protopasta. Posee una resistividad de 15Ohms por centímetro, lo que lo hace apto para conectar componentes electrónicos simples, como sensores, botones, luces led, entre otros.

Los filamentos conductores de PLA generalmente se forman agregando grafeno, carbón grafitado y otros aditivos, que aumentan la conductividad del PLA normal. Solo son adecuados para circuitos de bajo voltaje donde el voltaje y la corriente se mantienen por debajo de 60 voltios y 100 mA respectivamente, pero estos límites pueden variar entre varios tipos de filamentos y marcas.

Hay varias marcas que fabrican este tipo de filamentos a los que llegaré en un segundo, solo sepa que estos tipos de filamentos conductores son mucho más caros y no le permitirán crear circuitos complejos ni nada por el estilo.

¿Qué tan conductivos son estos filamentos?

No todos los tipos y marcas de filamentos disponibles son igualmente conductivos, así que asegúrese de prestar atención a la clasificación de resistividad eléctrica del filamento antes de decidirse a comprarlo.

La resistividad de un conductor eléctrico es solo una medida de qué tan bien su material resiste el flujo de corriente. Se mide en Ωcm y está inversamente relacionado con la conductividad; cuanto menor sea la resistividad, más conductivo será el material.

Por suerte, toda esta información está disponible allí mismo, en el rollo de filamento o en el sitio del fabricante.

Las impresiones 3D conductivas tienen un comportamiento fascinante y, por lo general, no son igualmente conductivas en todos los planos, ya que se imprimen a lo largo de los ejes X e Y de forma continua, pero a lo largo del eje Z, las capas se extruyen una encima de la otra, lo que significa que habrá menos superficie de contacto y, por lo tanto, menos conductividad a lo largo del eje Z que a lo largo de los ejes X e Y.

Esencialmente, cuando se trata de la orientación de una impresión, querrá asegurarse de que esté impresa en la orientación correcta para que las partes que deben ser más conductoras tengan una mayor superficie de contacto general.

Ejemplos de filamentos conductores

Filamento PLA Proto-Pasta conductor:es un filamento basado en PLA con una resistividad de 15 ohm.cm y está disponible en diámetros de 1,75 mm y 2,85 mm. Requiere una temperatura de impresión de 195-225ºC y temperatura de lecho de 50-60ºC.

Filamento conductor de electrifi: es un compuesto patentado de metal y polímero que consiste principalmente en un poliéster biodegradable (probablemente PLA) y cobre. Cuesta $196.00 por 100 gramos y tiene una resistividad de 0.006 Ω.cm. Está disponible en diámetros de 1,75 mm y 2,85 mm. Requiere una temperatura de impresión de 130-160 ºC y temperatura de lecho de 50-60ºC.

Filamento conductor ABS SUNLU: es un filamento basado en ABS que cuesta $40.01 por 1 KG. Está disponible en sólo 1,75 mm de diámetro. Requiere una temperatura de impresión de 220-240 ºC y temperatura de lecho de 20-120ºC.

Filamento PLA negro conductor AMOLEN: es un filamento basado en PLA que cuesta $ 22.99 por 200 gramos. Tiene una resistividad de 1,42 Ω .cm y está disponible en solo 1,75 mm de diámetro. Requiere una temperatura de impresión de 220-250ºC y temperatura de lecho de 0-50ºC.

Usos de los filamentos conductores

Los filamentos conductores nos han permitido desarrollar circuitos eléctricos de bajo voltaje livianos, duraderos y flexibles, lo que se considera un gran avance en el campo de la electrónica portátil, ya que los sensores eléctricos flexibles impresos en 3D se pueden integrar perfectamente en la ropa, por ejemplo.

Los filamentos conductores también pueden ser útiles en el campo de las telecomunicaciones para imprimir blindajes, filtros, antenas y otros componentes electromagnéticos y de radiofrecuencia altamente personalizados. Los laboratorios industriales y científicos y las instituciones de atención médica pueden beneficiarse del uso de escudos EMI y RF impresos en 3D contra señales de la competencia que pueden hacer que los equipos sensibles fallen.

Los ingenieros, los creadores y los entusiastas del bricolaje pueden usar filamentos conductores para crear diferentes tipos de circuitos, sensores capacitivos de cualquier forma para aplicaciones industriales y de ingeniería, teclados, controladores de juegos y emocionantes proyectos Arduino.

Solo recuerde que los filamentos conductores no se pueden usar para aplicaciones de alto voltaje o calor, ya que se derretirán y se acortarán.

Impresiones gratuitas para probar filamentos conductores

Algunas personas muy creativas encontraron formas de usar filamentos conductores para crear increíbles impresiones en 3D, algunas más funcionales que otras claramente, pero la imaginación es el límite aquí.

• Probador de batería.
• Linterna.
• Terminator electrificado.

Si está interesado en encontrar impresiones 3D más ingeniosas diseñadas para imprimirse con filamento conductor, consulte este artículo en Hackday o use nuestro propio motor de búsqueda para encontrar archivos para imprimir.

Problemas de impresión con filamento conductor

Problemas de cortocircuito:como mencioné anteriormente, la temperatura de transición vítrea del PLA es de aproximadamente 70 °C, lo que significa que una vez que alcance esa temperatura, se ablandará y se volverá más conductivo, lo que podría provocar un cortocircuito. Esencialmente, no use PLA conductor a menos que sepa que nunca se acercará a esas temperaturas.

Los filamentos conductores son abrasivos :El PLA conductor generalmente se infunde con carbono y esto le da sus propiedades conductoras, pero se vuelve extremadamente abrasivo en la boquilla del extrusor. Si usa una boquilla de latón, probablemente la reemplace después de imprimir solo 500 g de filamento.

Obstrucción de la boquilla :Los filamentos conductores son más difíciles de imprimir, lo que significa que la velocidad de impresión debe reducirse mientras que la temperatura de la boquilla también debe aumentarse para evitar obstrucciones.

Conclusión

Los filamentos conductores son una de las adiciones más divertidas al mundo de la impresión 3D, aunque en realidad no pueden reemplazar el cableado de cobre real. Pero si desea hacer un controlador de juegos, una linterna o incluso ese cabezal terminador con luz LED que vinculé anteriormente, entonces el filamento conductor es el camino a seguir.

¡Solo recuerda usarlo con prudencia y evitar cortocircuitos!

¡Espero que esta información haya sido útil!

¡Que tengas un gran día!

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